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099_07A_q03
99 指考數學甲 第 3 題
📅 99 年
📝 指考數學甲
第 3 題
題型:單選
課綱:99課綱
考慮矩陣 $A = \begin{bmatrix} a & b \\ c & -a \end{bmatrix}$,其中 $a$、$b$、$c$ 為實數且行列式 $\det A = 1$。試問行列式 $\det( A - A^{-1} )$ 之值為下列哪一個選項?
$0$
$1$
$2$
$4$
$16$
凱萊-哈密頓定理
矩陣
行列式、矩陣與應用
解題手法
公式代入
〔AI 推測〕
答案
$(4)$
單選題
詳解
給定矩陣 $A = \begin{bmatrix} a & b \\ c & -a \end{bmatrix}$,其跡 $\text{tr}(A) = a + (-a) = 0$,行列式 $\det(A) = -a^2 - bc = 1$。 根據凱萊-哈密頓定理(Cayley-Hamilton Theorem): $$A^2 - \text{tr}(A)A + \det(A)I = O \implies A^2 + I = O \implies A^2 = -I$$ 因為 $\det(A) = 1 \ne 0$,矩陣 $A$ 的逆矩陣 $A^{-1}$ 存在。在上式左右兩邊同乘 $A^{-1}$,得: $$A = -A^{-1} \implies A^{-1} = -A$$ 由此可得: $$A - A^{-1} = A - (-A) = 2A$$ 因此,其行列式值為: $$\det(A - A^{-1}) = \det(2A) = 2^2 \det(A) = 4 \times 1 = 4$$ 故選 $(4)$。
題目來源:
大學入學考試中心公開試題。
解析狀態:
本解析由 AI 輔助產出,未經人工審核,非官方詳解,僅供學習參考。如與官方公告不同,請以官方公告為準。