第七章 线性变换
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2018-03-15 1084 第七章 线性变换 §7.1 线性映射 1.令 (1) (2) (3) (4) 2.设V是数域F上一个一维向量空间.证明V到自身的一个映射 3.令Mn (F) 表示数域F上一切n阶矩阵所成的向量空间.取定A
4.令F4表示数域F上四元列空间,取 A= 对于 5.设V和W都是数域F上向量空间,且dimV = n.令 (i) (ii)dim Ker( 6.设 §7.2 线性变换的运算 1.举例说明,线性变换的乘法不满足交换律. 2.在F[x]中,定义
这里f’(x)表示f(x)的导数.证明,
3.设V是数域F上的一个有限维向量空间.证明,对于V的线性变换 (i) 当V不是有限维时,(i),(ii)是否等价? 4.设
线性无关. 5. (1) Im(
6.设Fn = { (x1,x2,…,xn ) | xi
(i) 证明: (ii) 求Ker( §7.3 线性变换和矩阵 1.令Fn[x]表示一切次数不大于n的多项式连同零多项式所成的向量空间, (1) 1,x ,x2,…,xn, (2) 1,x–c, 2.设F上三维向量空间的线性变换 求
的矩阵. 设 3.设{
并且 4.设A,B是n阶矩阵,且A可逆,证明,AB与BA相似. 5.设A是数域F上一个n阶矩阵,证明,存在F上一个非零多项式f (x)使得f (A) = 0. 6.证明,数域F上n维向量空间V的一个线性变换 7.令Mn (F)是数域F上全休n阶矩阵所成的向量空间.取定一个矩阵A
由7.1习题3知 A = 是一个对角形矩阵.证明, 8.设 §7.4 不变子空间 1.设 2.设 3. (i) Ker( (ii)V = Ker( (iii)如果 4.设 5.令S是数域F上向量空间V的一些线性变换所成的集合.V的一个子空间W如果在S中每一线性变换之下不变,那么就说W是S的一个不变子空间.S说是不可约的,如果S在V中没有非平凡的不变子空间,设S不可约,而 §7.5 本征值和本征向量 1.求下列矩阵在实数域内的特征根和相应的特征向量: (i) 2.证明:对角形矩阵
相似必要且只要b1,b2,…,bn是a1,a2,…,an的一个排列. 3.设 A = 是一个实矩阵且ad–bc = 1 .证明: (i) 如果| trA |>2,那么存在可逆实矩阵T,使得 T-1AT = 这里 (ii) 如果| trA | = 2且A T-1AT = (iii) 如果| trA | < 2则存在可逆实矩阵T及 T-1AT = [提示] 在(iii),A有非实共轭复特征根 4.设a,b,c A= (i) 证明,A,B,C彼此相似; (ii) 如果BC=CB,那么A,B,C的特征根至少有两个等于零. 5.设A是复数域C上一个n阶矩阵. (i) 证明:存在C上n阶可逆矩阵T使得 T-1AT = (ii) 对n作数学归纳法证明,复数域C上任意一个n阶矩阵都与一个“上三角形”矩阵 相似,这里主对角线以下的元素都是零. 6.设A是复数域C上一个n阶矩阵, (i) 如果f (x)是C上任意一个次数大于零的多项式,那么f ( (ii) 如果A可逆,那么 7.令 A = 是一个n阶矩阵。 (i) 计算 (ii) 求A的全部特征根. 8. D = 叫做一个循环行列式,证明: D = 这里 9.设A,B是复数域上n阶矩阵.证明,AB与BA有相同的特征根,并且对应的特征根的重数也相同.[提示:参看5.3习题2.] §7.6 可以对角化的矩阵 1.检验7.5习题1中的矩阵哪些可以对角化.如果可以对角化,求出过渡矩阵T. 2.设 求A10. 3.设 4.数域F上n维向量空间V的一个线性变换 (i) (ii) V = V1 5.数域F上一个n 阶矩阵A叫做一个幂等矩阵,如果 (i)I + A 可逆,并且求 (ii)秩A + 秩 6.数域F上n维向量空间V的一个线性变换 (i) (ii) 如果一个幂零变换 7.设V是复数域上一个n维向量空间,S是V的某些线性变换所成的集合,而 8.设 (i) (ii) (iii) (iv) (v) 9.令V是复数域C上一个n维向量空间, (i) 证明, (ii) |