问答题
设A是三阶矩阵,b=[9,18,-18]T,方程组AX=b有通解k1[-2,1,0]T+k2[2,0,1]T+[1,2,-2]T,其中k1,k2是任意常数,求A及A100。.
【正确答案】[解] 方法一 由题设条件知,对应齐次方程的基础解系是ξ1[-2,1,0]T,ξ2[2,0,1]T,即ξ1,ξ2是A的对应于λ=0的两个线性无关特征向量,又η=[1,2,-2]T是AX=b的特解,即有
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知ξ3=[1,2,-2]T=η是A的对应于λ=9的特征向量,取可逆阵P=[ξ1,ξ2,ξ3],则得
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其中[*]
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因[*]
故(1)[*]
或(2)[*]
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方法二 由方程组的通解直接求出系数矩阵A3×3.
因对应齐次方程组Ax=0有通解为k1ξ1+k2ξ2=k1[-2,1,0]T+k2[2,0,1]T,故r(A)=1.
可设方程组为
ax1+bx2+cx3=0,
将ξ1,ξ2代入,则有[*]得c=-2a,b=2a,故方程组为
a(x1+2x2-2x3)=0.
对应的非齐次方程组为
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将特解η=[],2,-2]T代入得k1=1,k2=2,k3=-2.
故得对应矩阵
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再求A100.(见方法一(1))
或因Aξ1=0,故A100ξ1=0;
Aξ20,故A100ξ3=0.
Aη=9η,故A100η=9100η.
故A100[ξ1,ξ2,η]=[0,0,9100η].
A100=[0,0,9100η][ξ1,ξ2,η]
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【答案解析】