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第五章 相似矩阵及二次型答案.doc

发布:2018-05-12约1.08千字共6页下载文档
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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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