解答题 21.(1)设A是n阶方阵,满足A2=A,证明A相似于对角阵;
(2)设
【正确答案】(1)由题设A2=A,故A2-A=A(A-E)=(A-E)A=O,故
r(A)+r(A-E)≤n.
又 r(A)+r(A-E)=r(A)+r(E-A)≥r(A+E-A)=r(E)=n,
故r(A)+r(A-E)=n.
设r(A)=r,r(A-E)=n-r.
因(A-E)A=O,r(A)=r,A中r个线性无关列向量是A的对应于特征值λ=1的特征向量,设为ξ1,ξ2,…,ξr
又A(A-E)=O,r(A-E)=n-r,A-E中n-r个线性无关列向量是A的对应于特征值λ=0的特征向量,记为η1,η2,η3,…,η n-r ,不同特征值对应的特征向量线性无关.
故取P= (ξ1,ξ2,…,ξr,η1,η2,…,η n-r ),P可逆,且

(2)
满足上一题的条件,由上知
r(A)=1,A的线性无关列向量是A的对应于特征值λ=1的特征向量.
r(A-E)=2,的线性无关列向量是A的对应于特征值λ=0的特征向量.
【答案解析】