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设A是3阶矩阵,λ1,λ2,λ3是A的3个不同的特征值,对应的特征向量分别是ξ1,ξ2,ξ3,令β=ξ1+ξ2+ξ3. 证明向量组β,Aβ,A2β线性无关.
设A是3阶矩阵,λ1,λ2,λ3是A的3个不同的特征值,对应的特征向量分别是ξ1,ξ2,ξ3,令β=ξ1+ξ2+ξ3. 证明向量组β,Aβ,A2β线性无关.
admin
2014-04-16
47
问题
设A是3阶矩阵,λ
1
,λ
2
,λ
3
是A的3个不同的特征值,对应的特征向量分别是ξ
1
,ξ
2
,ξ
3
,令β=ξ
1
+ξ
2
+ξ
3
.
证明向量组β,Aβ,A
2
β线性无关.
选项
答案
法一 用线性无关的定义证.假设有数k
1
,k
2
,k
3
使得k
1
β+k
2
Aβ+kA
2
β=0.由β=ξ
1
+ξ
2
+ξ
3
及Aξ
i
=λ
i
ξ
i
,i=1,2,3.代入得k
2
(ξ
2
+ξ
2
+ξ
3
)+k
2
(λ
2
ξ
2
+λ
2
ξ
2
+λ
3
ξ
3
)+k
3
(λ
1
ξ
1
+λ
2
2
ξ
2
2
+λ
2
2
ξ
3
)=0,整理得(k
1
+k
2
λ
1
+k
3
λ
1
2
)ξ
1
+(k
1
+k
2
λ
2
+k
3
λ
2
2
)ξ
2
+(k
1
+k
2
λ
3
+k
3
λ
3
2
)ξ
3
=0.因ξ
1
,ξ
2
,ξ
3
线性无关,上式成立当且仅当[*]又λ
i
,i=1,2,3互不相同,故方程组(*)的系数行列式[*]故方程组(*)仅有零解,即k
1
=k
2
一k
3
=0,所以β,Aβ,A
2
β线性无关. 法二 用等价向量组、初等变换、秩等论证.因[β,Aβ,A
2
β]=[ξ
1
+ξ
2
+ξ
3
,λ
1
ξ
1
+λ
2
ξ
2
+λ
3
ξ
3
,λ
1
2
ξ
1
+λ
2
2
ξ
2
+λ
3
2
ξ
3
][*]其中[*]所以C是可逆阵.故r[β
1
,Aβ,A
2
β]=r(ξ
1
,ξ
2
,ξ
3
)=3.因此,β,Aβ,A
2
β线性无关.(请读者用等价向量组或初等变换自行证明)
解析
转载请注明原文地址:https://kaotiyun.com/show/iX34777K
0
考研数学二
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