第五章 相似矩阵及二次型答案.doc
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线性代数习题集答案:
第五章 相似矩阵及二次型
(A)
1、(1)不是; (2)是。
2、。
3、(1);(2)。
4、(1);
(2);
(3)。
5、设是的特征值,则,所以也是的特征值。
6、设是对称矩阵,即,若与B合同,即可逆,使,,也是对称矩阵。
7、 反证:若的特征值均非零,可设为A的n个特征值,则,得可逆,这与条件不可逆矛盾,所以必有特征值为0。
8、
。
9、。
10、(1);
(2)。
11、(1);
(2)。
12、。
13、(1);
(2)。
14、配方法:(1);
配方法:(2);
配方法:(3) 。
15、(1); (2)。
(B)
。
A的特征值分别为1,-2,-5,所以A可以相似对角化,且。
解空间的标准正交基为;
与解空间正交的向量为。
。
证明:
所以,-1是A的特征值。 #
,特征值为:1、1、10,所以标准形为,曲面为旋转椭球面。
提示:A正定正定,而,且,所以的所有特征值均大于0,所以A正定。
证明:
“”:A正定,可逆矩阵P,使
即
且U可逆,所以A合同于E;
“”:若,作,
若,由U可逆,有
所以正定,所以A正定。 #
证明:
有正交变换,使得
而,,
另,不妨设,取,则,
, #
(C)
证明:
由,,,所以B是正定矩阵。#
证明:
(1) 由条件,由A、B是实对称矩阵,所以存在正交矩阵Q、R,成立
,由A与B相似,所以A与B具有相同的特征值重集,故可设,,所以,A与B合同;
(2) 反例:
,
A与B的特征值重集不相同,所以A与B不相似,但A与B合同。 #
证明:
(1);
(2)
设方程组的基础解系为,方程组的基础解系为
。
下证向量组,线性无关:
设
等式两边同时左乘矩阵A,有
,得
,所以向量组,线性无关
而是A的属于特征值0的特征向量,是A的属于特征值1的特征向量,所以A的n个线性无关的特征向量,所以A可以相似对角化;
(3)由A的特征值为重集,所以A+E的特征值为1或2,即A的所有特征值均大于0,所以A是右逆矩阵。 #
证明:设A的特征值为 ,B的特征值为,由A正定,B半正定,有。
而,;
若要等式成立,充要条件为即。 #
证明:
,
所以,1是A的一个特征值。 #
1
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