问答题
问答题 设A,B是n阶矩阵,A有特征值λ=1,2,…,n.证明:AB和BA有相同的特征值,且AB~BA;
【正确答案】
【答案解析】[证]因为A有n个互不相同的非零特征值λ=1,2,…,n,|A|=n!≠0,故A为可逆矩阵,从而有
|λE-AB|=|A(λA -1 -B)|=|A||λE-BA||A -1 |=|λE-BA|,
即AB和BA有相同的特征多项式,故有相同的特征值.
又若取可逆矩阵P=A,则有P -1 ABP=A -1 ABA=BA,故有AB~BA.
问答题 对一般的n阶矩阵A,B,证明AB和BA有相同的特征值,并请问是否必有AB~BA?说明理由.
【正确答案】
【答案解析】[证]若AB有特征值λ=0,则|AB|=|A||B|=|B||A|=|BA|=0,故BA也有特征值λ=0.
若AB有特征值λ≠0,按定义,有
ABξ=λξ(ξ≠0).
其中ξ是AB的特征值λ对应的特征向量.
左乘B,得BABξ=λBξ,
即BA(Bξ)=λ(Bξ),
其中Bξ≠0.BA也有非零特征值λ,对应的特征向量为Bξ.(若Bξ=0.则有ABξ=λξ=0.因ξ≠0,得λ=0,这和λ≠0矛盾.)
故AB和BA有相同的特征值.
一般 例如
则有

显然r(AB)=0,r(BA)=1,