设a为n维列向量,且A=E-ααT. (Ⅰ)证明:A2=A的充分必要条件是α为单位向量; (Ⅱ)若α为单位向量,求齐次线性方程组AX=0的通解; (Ⅲ)若α为单位向量,求矩阵A的特征值,判断A是否可相似对角化.

admin2022-12-09  15

问题 设a为n维列向量,且A=E-ααT
(Ⅰ)证明:A2=A的充分必要条件是α为单位向量;
(Ⅱ)若α为单位向量,求齐次线性方程组AX=0的通解;
(Ⅲ)若α为单位向量,求矩阵A的特征值,判断A是否可相似对角化.

选项

答案(Ⅰ)A2=(E-ααT)(E-ααT)=E-2ααT+ααT·ααT, 令αT·α=k,则A2=E-(2-k)ααT, 故A2=A的充分必要条件是k=1,即α为单位向量. (Ⅱ)由α为单位向量得A2=A,或A(E-A)=O, 则 r(A)+r(E-A)≤n, 再由r(A)+r(E-A)≥r(E)=n得r(A)+r(E-A)=n, 而E-A=ααT,从而r(E-A)=r(ααT)=r(α)=1,于是r(A)=n-1, 方程组AX=0的基础解系含一个线性无关的解向量, 再由Aα=(E-ααT)α=α-α=0得α为AX=0的基础解系, 故AX=0的通解为X=kα(其中k为任意常数). [*] 由B2=B得B的特征值为0,1, 再由tr(B)=a12+a22+…+an2Tα=1得B的特征值为λ12=…=λn-1=0,λn=1, 故A的特征值为λ12=…=λn-1=1,λn=0, 因为AT=A,所以A可相似对角化.

解析
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