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设A、B均为n阶矩阵,且AB=A-B,A有n个互不相同的特征值λ1,λ2,…,λn,证明: (1)λi≠-1(i=1,2,…,n); (2)AB=BA; (3)A的特征向量都是B的特征向量; (4)B可相似对角化.
设A、B均为n阶矩阵,且AB=A-B,A有n个互不相同的特征值λ1,λ2,…,λn,证明: (1)λi≠-1(i=1,2,…,n); (2)AB=BA; (3)A的特征向量都是B的特征向量; (4)B可相似对角化.
admin
2018-08-02
43
问题
设A、B均为n阶矩阵,且AB=A-B,A有n个互不相同的特征值λ
1
,λ
2
,…,λ
n
,证明:
(1)λ
i
≠-1(i=1,2,…,n);
(2)AB=BA;
(3)A的特征向量都是B的特征向量;
(4)B可相似对角化.
选项
答案
(1)即证|-E-A|≠0,或|E+A|≠0或E+A可逆,这可由AB=A-B[*](A+E)(E-B)=E,[*]A+E可逆,且(A+E)
-1
=E-B. (2)由(1)的(A+E)
-1
=E-B,[*](A+E)(E-B)=(E-B)(A+E),即A-AB+E-B=A+E-BA-B,[*]AB=BA. (3)设x为A的属于特征值λ
i
的特征向量,则Ax=λ
i
x,两端左乘B,并利用BA=AB,得A(Bx)=λ
i
(Bx),若Bx≠0,则Bx亦为A的属于λ
i
的特征向量,因属于λ
i
的特征子空间是一维的,故存在常数μ,使Bx=μx,因此x也是B的特征向量;若Bx=0,则Bx=0x,x也是B的属于特征值0的特征向量. (4)由条件知A有n个线性无关的特征向量,于是由(3)知B也有n个线性无关的特征向量,故B相似于对角矩阵.
解析
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考研数学二
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