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设A为3阶矩阵,α1,α2,α3是3维线性无关的列向量,其中α1是齐次方程组Aχ=0的解,又知Aα2=α1+2α2,Aα3=α1-3α2+2α3. (Ⅰ)求矩阵A的特征值与特征向量; (Ⅱ)判断A是否和对角矩阵相似并说明理由; (Ⅲ
设A为3阶矩阵,α1,α2,α3是3维线性无关的列向量,其中α1是齐次方程组Aχ=0的解,又知Aα2=α1+2α2,Aα3=α1-3α2+2α3. (Ⅰ)求矩阵A的特征值与特征向量; (Ⅱ)判断A是否和对角矩阵相似并说明理由; (Ⅲ
admin
2018-06-12
62
问题
设A为3阶矩阵,α
1
,α
2
,α
3
是3维线性无关的列向量,其中α
1
是齐次方程组Aχ=0的解,又知Aα
2
=α
1
+2α
2
,Aα
3
=α
1
-3α
2
+2α
3
.
(Ⅰ)求矩阵A的特征值与特征向量;
(Ⅱ)判断A是否和对角矩阵相似并说明理由;
(Ⅲ)求秩r(A+E).
选项
答案
(Ⅰ)据已知条件,有 A(α
1
,α
2
,α
3
)=(0,α
1
+2α
2
,α
1
-3α
2
+2α
3
)=(α
1
,α
2
,α
3
)[*] 记P=(α
1
,α
2
,α
3
),B=[*],由于α
1
,α
2
,α
3
线性无关,故P是可逆矩阵.于是有P
-1
AP=B, 从而A和B相似.因为 |λE-B|=[*]=λ(λ-2)
2
, 所以矩阵B的特征值是2,2,0,亦即矩阵A的特征值是2,2,0. 对应于λ
1
=λ
2
=2,解齐次线性方程组(2E-B)χ=0得基础解系ξ
1
=(1,2,0)
T
. 如果βα=λα,则(p
-1
AP)α=λα,有A(Pα)=λ(Pα),那么(α
1
,α
2
,α
3
)[*]=α
1
+2α
2
是矩阵A对应于特征值λ=2的特征向量. 又Aα
1
=0=0α
1
,知α
1
是矩阵A对应于特征值λ=0的特征向量. 从而矩阵A对应于λ
1
=λ
2
=2的特征向量是k
1
(α
1
+2α
2
),k
1
≠0; 矩阵A对应于λ
3
=0的特征向量是k
2
α
1
,k
2
≠0. (Ⅱ)因为秩r(2E-E)=2,矩阵B对应于λ
1
=λ
2
=2只有一个线性无关的特征向量,矩阵B不和对角矩阵相似,所以A不和对角矩阵相似. (Ⅲ)因为A~B,有A+E~B+E.从而r(A+E)=r(B+E)=3.
解析
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考研数学一
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