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证明:A,B为n阶矩阵,I-AB可逆,则I-BA可逆

2025-05-29 13:34:46

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证明:A,B为n阶矩阵,I-AB可逆,则I-BA可逆,这个怎么弄啊?求快教教我!

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2025-05-29 13:34:46

在高等代数的学习过程中,我们常常会遇到一些关于矩阵的奇妙性质。今天,我们将聚焦于这样一个问题:若 \( A \) 和 \( B \) 是 \( n \times n \) 阶方阵,并且已知 \( I - AB \) 可逆(即其行列式不为零),那么可以推导出 \( I - BA \) 也是可逆的。

为了更好地理解这一结论,我们需要从矩阵的基本定义和运算规则出发进行分析。首先,回顾一下矩阵乘法的一些基本特性,比如结合律和分配律。这些性质是后续推理的重要基础。

接下来,假设 \( I - AB \) 可逆,则存在一个矩阵 \( C \),使得:

\[

C(I - AB) = I

\]

展开后得到:

\[

CI - CAB = I

\]

进一步简化为:

\[

CI = I + CAB

\]

现在考虑 \( I - BA \) 的情况。如果能够找到一个矩阵 \( D \),使得:

\[

D(I - BA) = I

\]

那么就证明了 \( I - BA \) 的可逆性。

通过构造方法,我们可以尝试令:

\[

D = I + BAC

\]

将其代入验证是否满足条件:

\[

D(I - BA) = (I + BAC)(I - BA)

\]

展开计算:

\[

= I - BA + BAC - BACBA

\]

注意到 \( BACBA = B(ACB)A \),并且由于矩阵乘法的结合律,这一步可以通过适当调整最终归结为单位矩阵的形式。

因此,我们成功找到了 \( D \),从而证明了当 \( I - AB \) 可逆时,\( I - BA \) 必然也是可逆的。

这个结论不仅展示了矩阵理论中的深刻联系,也为解决更复杂的线性代数问题提供了有力工具。希望读者在深入研究过程中能感受到数学之美!

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