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2004 年考研数学(三) 第 21 题

解答题 · 13 分

设 阶矩阵 .(Ⅰ)求 的特征值和特征向量;(Ⅱ)求可逆矩阵 ,使得 为对角矩阵.
提示 1,特征多项式 。
提示 2 对应 ; 对应方程 的基础解系( 个)。
提示 3把这 个无关特征向量按列拼成 ;注意 时 要单独说明。
答案与详解

答案 (Ⅰ),特征向量 ;(),特征向量由 的基础解系 张成;(Ⅱ) 时 ,; 时 ,任意可逆 均可

思路(为什么这么做)

「对角 1、非对角全 」的矩阵 → 拆成 ,特征值 (向量全 1)与 (重根,解 );实对称必可对角化。坑: 时退化为 ,须单列讨论。

解答

本题考查特殊结构矩阵(, 为全 1 矩阵)的特征值与实对称矩阵对角化。 由 ,得特征值 (单根),( 重根)。

( 情形)对 : 各行不全为零,解得特征向量 。对 : 每行均为 ,方程即 ,取基础解系 。

(Ⅱ)当 时令 ,则 ;当 时 ,( 重),任意非零向量都是特征向量,任取可逆 均有 。

考点:特征值与特征向量的概念与计算、矩阵的对角化

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