解答题 23.设A为3阶实对称矩阵,α1=(1,﹣1,﹣1)T,α2=(﹣2,1,0)T是齐次线性方程Ax=0的基础解系,且矩阵A-6E不可逆,则
(Ⅰ)求齐次线性方程组(A-6E)x=0的通解;
(Ⅱ)求正交变换x=Qy将二次型xTAx化为标准形;
(Ⅲ)求(A-3E)100
【正确答案】(Ⅰ)因为矩阵A-6E不可逆,所以λ=6是矩阵A的一个特征值;另一方面,因为α1,α2是齐次线性方程组Ax=0的基础解系,所以λ=0是矩阵A的二重特征值,所以A的特征值为0,0,6。
齐次线性方程组(A-6E)x=0的通解是矩阵A的属于特征值λ=6的特征向量。因为A为3阶实对称矩阵,因此属于不同特征值的特征向量正交。
设α3=(x1,x2,x3)T是矩阵A的属于特征值λ=6的一个特征向量,则
1,α3)=0,(α2,α3)=0,
解得α3=(﹣1,﹣2,1)T,所以齐次线性方程组(A-6E)x=0的通解为kα3,k为任意常数。
(Ⅱ)将向量组α1,α2,α3正交化。令
β1=α1,β2=α2=(﹣1,0,﹣1)T,β3=α3
再将向量组β1,β2,β3单位化。令


则二次型xTAx在正交变换x=Qy下的标准形为6y32
(Ⅲ)
所以
【答案解析】