2. 考研
  3. 设n阶矩阵A，B可交换、即AB=BA，且A有n个互不相同的特征值。证明： (1)A的特征向量都是B的特征向量； (2)B相似于对角矩阵。

设n阶矩阵A，B可交换、即AB=BA，且A有n个互不相同的特征值。证明： (1)A的特征向量都是B的特征向量； (2)B相似于对角矩阵。

admin2015-09-14  37
问题 设n阶矩阵A，B可交换、即AB=BA，且A有n个互不相同的特征值。证明：
(1)A的特征向量都是B的特征向量；
(2)B相似于对角矩阵。
选项
答案由于A有n个互不相同特征值，故A有n个线性无关的特征向量，因此，如果(1)成立，则(2)成立，故只需证明(1)。 下证(1)：设α为A的特征向量，则有数λ使Aα=λα，两端左乘B，并利用AB=BA，得A(Bα)=λ(Bα)，若Bα≠0，则Bα亦为A的属于特征值λ的特征向量，因方程组(λE一A)x=0的解空间为1维的，故有数μ，使Bα=μα，故α亦为B的特征向量；若Bα=0，则Bα=0α，即α为B的属于特征值0的特征向量，总之，α必为B的特征向量，由于α的任意性，知A的特征向量都是B的特征向量。
解析
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考研数学三

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