【正确答案】[证明] 因为任一个n维非零列向量均是A的特征向量,故A有n个线性无关的特征向量,从而A必与对角矩阵相似.
现取n个单位向量
εi=(0,…,0,1,0,…,0)T, (i=1,2,…,n)
为A的特征向量,其特征值分别为λ1,λ2,…,λn,那么令P=(ε1,ε2,…,εn)=E,有
[*]
如果λ1≠λ2,则A(ε1+ε2)=λ1ε1+λ2ε2.
因为每个n维向量都是A的特征向量,又应有A(ε1+ε2)=λ(ε1+ε2),
于是 (λ1-λ)ε1+(λ2-λ)ε2=0.
由于λ1-λ,λ2-λ不全为0,与ε1,ε2线性无关相矛盾,所以必有λ1=λ2.
同理可知λ1=λ2…=λn=k,故A=kE.
【答案解析】[评注] n阶数量矩阵kE的特征值是k(n重根);并用任一n维非零列向量都是kE的特征向量.