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一类特殊矩阵的特征值
日期:
2018-03-15
阅读次数:
210

专题讲座七一类特殊矩阵的特征值

1  矩阵A=的特征值

定理1设,为n维向量,则A=的特征值为==…==0,=.

证由==

得

设为A的特征值,为A的对应于的特征向量

有,

从而

得= 0 即或

又

故==…==0,==.

例设向量0,,且,令,(1)求;(2)求A的特征值及特征向量.

解(1)

(2)由定理1知的特征值为:

==…==0,

易得A对应于特征值0的特征向量为

(不全为零)

其中,,……,.

2  的特征值

定理设,,…,为n阶复矩阵A的全部特征值,为复数域上次数大于零的多项式,则,,…,为的全部特征值.

推论1 设为n维列向量,为任意数,则的特征值为

==…==,.

证由定理1及定理2即得.

例设n阶矩阵

(1)求A的特征值和特征向量;

(2)求可逆矩阵,使为对角矩阵.

分析:注意到

其中

由推论1,易得A的特征值为

,.

再求A的特征向量及满足条件的可逆矩阵P(见[2]).

  

3   行列式的值

定理   A为n阶矩阵,为A的n个特征值,

则.

推论2   设为n维列向量,为任意数,则

证由命题3及推论1即得.

例已知齐次线性方程组

其中,试讨论和b满足何种关系时,

(1)方程组仅有零解;

(2)方程组有非零解?在有非零解时,求此方程组的一个基础解系.

分析:注意到方程组的系数矩阵为

令,

则

故

下面根据或讨论方程组解的情况(见[2]).

例设齐次线性方程组

其中. 试讨论为何值时,方程组仅有零解;无穷多组解?在有无穷多组解时,求出全部解,并用基础解系表示全部解.

分析:注意到方程组的系数矩阵

.

令.  则

从而.

下面根据或讨论方程组解的情况(见[2]).

例设,为实数,求证

证注意到

其中

故.

例计算

解注意到

令,

则==.

参考文献

[1]王品超.高等代数新方法[M].山东:山东教育出版社,1989,77,81

[2]童武.全国硕士研究生入学考试历年试题精解(数学三)[M].北京:北京大学出版社,2004,7,10,12,24

[3]张禾瑞,郝炳新.高等代数(第四版)[M].北京:高等教育出版社,1999,294,298

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