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.

admin2018-07-27  35

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-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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