问答题 已知3阶矩阵A与3维列向量α,若α,Aα,A 2 α线性无关,且A 3 α=3Aα-2A 2 α,试求矩阵A的特征值与特征向量.
【正确答案】
【答案解析】[解法一] 由于A 3 α+2A 2 α-3Aα=0,有
A(A 2 α+2Aα-3α)=0=0(A 2 α+2Aα-3α).
因为α,Aα,A 2 α线性无关,故必有A 2 α+2Aα-3α≠0.所以λ=0是A的特征值,而k 1 (A 2 α+2Aα-3α)(k 1 ≠0)是矩阵A属于特征值λ=0的特征向量.
类似地,由A 3 α+2A 2 α-3Aα=0,有
(A-E)(A 2 α+3Aα)=0=0(A 2 α+3Aα),
(A+3E)(A 2 α-Aα)=0=0(A 2 α-Aα).
所以,λ=1是A的特征值,而k 2 (A 2 α+3Aα)(k 2 ≠0)是属于λ=1的特征向量;λ=-3是A的特征值,而k 3 (A 2 α-Aα)(k 3 ≠0)是属于λ=-3的特征向量.
[解法二] 由A(α,Aα,A 2 α)=(Aα,A 2 α,A 3 α)=(Aα,A 2 α,3Aα-2A 2 α)


知矩阵B的特征值是0,1,-3,亦即A的特征值是0,1,-3.
由(0E-B)x=0得基础解系β 1 =(-3,2,1) T
(E-B)x=0得基础解系β 2 =(0,3,1) T
(-3E-B)x=0得基础解系β 3 =(0,-1,1) T
如Bβ=λβ有(P -1 AP)β=λβ,即A(Pβ)=λPβ.所以