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[2006年] 设3阶实对称矩阵A的各行元素之和为3,向量α1=[一1,2,一1]T,α2=[0,一1,1]T都是齐次方程组AX=0的解. (1)求A的特征值和特征向量;(2)求正交矩阵Q和对角矩阵A,使得QTAQ=A.
[2006年] 设3阶实对称矩阵A的各行元素之和为3,向量α1=[一1,2,一1]T,α2=[0,一1,1]T都是齐次方程组AX=0的解. (1)求A的特征值和特征向量;(2)求正交矩阵Q和对角矩阵A,使得QTAQ=A.
admin
2019-05-10
76
问题
[2006年] 设3阶实对称矩阵A的各行元素之和为3,向量α
1
=[一1,2,一1]
T
,α
2
=[0,一1,1]
T
都是齐次方程组AX=0的解.
(1)求A的特征值和特征向量;(2)求正交矩阵Q和对角矩阵A,使得Q
T
AQ=A.
选项
答案
认真分析题设条件,在A未知的情况下也能求出其特征值和特征向量.在此基础上将所求得的特征向量正交化,单位化即得Q. (1)由题设有A[1,1,1]
T
=[3,3,3]
T
=3[1,1,1]
T
,则λ
0
=3为A的特征值,α
0
=[1,1,1]
T
为A的属于λ
0
=3的特征向量(见命题2.5.1.4),于是A的属于特征值3的所有特征向量为k
0
α
0
(λ
0
为非零的任意常数). 又α
1
,α
2
为AX=0的非零解向量,故Aα
1
=0=0·α
1
,因而α
1
为A的属于特征值λ
1
=0的特征向量.同法可知,α
2
也是A的属于特征λ
2
=0的特征向量.因α
1
,α
2
线性无关,故A的属于特征值0的所有特征向量为k
1
α
1
+k
2
α
2
(k
1
,k
2
不全为零). (2)因0为A的二重特征值.现将属于多重特征值的特征向量α
1
,α
2
正交化(因α
1
,α
2
不正交),使用施密特正交化的方法,得到 β
1
=α
1
, β
2
=α
2
一[*] 则β
1
,β
2
正交.显然α
0
与β
1
,β
2
都正交,因它们是实对称矩阵不同特征值的特征向量. 下面将α
0
,β
1
,β
2
单位化,得到 [*] 令Q=[η
0
,η
1
,η
2
],则Q为正交矩阵,且有 Q
T
AQ=Q
-1
AQ=diag(3,0,0)=A. ①
解析
转载请注明原文地址:https://kaotiyun.com/show/RjV4777K
0
考研数学二
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