设矩阵A=,β=,已知线性方程组Ax=β有解但不唯一.试求:(1)a的值;(2)正交矩阵Q,使得QTAQ为对角矩阵.

admin2020-06-05  16

问题 设矩阵A=,β=,已知线性方程组Ax=β有解但不唯一.试求:(1)a的值;(2)正交矩阵Q,使得QTAQ为对角矩阵.

选项

答案(1)对方程组的增广矩阵作初等行变换 [*] 又线性方程组Ax=β有解但不唯一,所以R(A)=[*]﹤3,进而可得α=﹣2. (2)矩阵A的特征多项式为 |A-λE|[*] 所以,矩阵A的特征值为3,﹣3,0. 当λ=3时,解方程(A-3E)x=0.由 A-3E=[*] 得基础解系 p1=(﹣1,0,1)T 当λ=﹣3时,解方程(A+3E)x=0.由 [*] 得基础解系p2=(1,﹣2,1)T. 当λ=0时,解方程(A-0E)x=0.由 A-0E[*] 得基础解系p3=(1,1,1)T. 注意到矩阵A是实对称矩阵,从而不同特征值所属的特征向量正交,即p1,p2,p3已正交. 只需要进行单位化即可,取 [*] 则令 Q=(q1,q2,q3)=[*] 得 QTAQ=Q﹣1AQ=[*]

解析
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