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设3阶矩阵A=(α1,α2,α3)有3个不同的特征值,且α3=α1+2α2. (1)证明r(A)=2. (2)若β=α1+α2+α3,求方程组Ax=β的通解.
设3阶矩阵A=(α1,α2,α3)有3个不同的特征值,且α3=α1+2α2. (1)证明r(A)=2. (2)若β=α1+α2+α3,求方程组Ax=β的通解.
admin
2020-09-25
91
问题
设3阶矩阵A=(α
1
,α
2
,α
3
)有3个不同的特征值,且α
3
=α
1
+2α
2
.
(1)证明r(A)=2.
(2)若β=α
1
+α
2
+α
3
,求方程组Ax=β的通解.
选项
答案
(1)设A的特征值为λ,λ,λ.因为A有三个不同的特征值,所以A可以相似对角化,即存在可逆矩阵P,使得 [*] 因为λ
1
,λ
2
,λ
3
两两不相同,则有r(A)≥2.又因为α
3
=α
1
+2α
2
,所以α
1
,α
2
,α
3
线性相关,从而可知r(A)<3,于是r(A)=2. (2)因为r(A)=2,所以Ax=0的基础解系含一个线性无关的解向量. 由α
3
=α
1
+2α
2
可得(α
1
,α
2
,α
3
)[*]=0,即(1,2,一1)
T
为Ax=0的一个基础解系.所以Ax=0的通解为x=k(1,2,一1)
T
(k为任意常数). 由β=α
1
+α
2
+α
3
=A(1,1,1)
T
可得Ax=β的一个特解为(1,1,1)
T
. 所以Ax=β的通解为x=k(1,2,一1)
T
+(1,1,1)
T
(k为任意常数).
解析
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考研数学三
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