解答题 19.A是3阶矩阵,有特征值λ1一λ2=2,对应两个线性无关的特征向量为ξ1,ξ2,λ3=一2对应的特征向量是ξ3
(Ⅰ)问ξ12是否是A的特征向量?说明理由;
(Ⅱ)ξ23是否是A的特征向量?说明理由;
(Ⅲ)证明:任意三维非零向量β(β≠0)都是A2的特征向量,并求对应的特征值.
【正确答案】(Ⅰ)ξ12仍是A的对应于λ12=2的特征向量.
因已知Aξ1=2ξ1,Aξ2=2ξ2,故
A(ξ12)=Aξ1+Aξ2=2ξ1+2ξ2=2(ξ12).
(Ⅱ)ξ23不是A的特征向量.假设是,设其对应的特征值为u,则有
A(ξ23)=μ(ξ23),
得2ξ2-2ξ3一μξ2一μξ3=(2-μ)ξ2一(2+μ)ξ3=0,
因2-μ和2+μ不同时为零,故ξ2,ξ3线性相关,这和不同特征值对应的特征向量线性无关矛盾,
故ξ23不是A的特征向量.
(Ⅲ)因A有特征值λ12=2,λ3=-2,故A2有特征值μ123=4.对应的特征向量仍是ξ1
ξ2,ξ3,且ξ1,ξ2,ξ3线性无关.故存在可逆矩阵P=(ξ1,ξ2,ξ3),使得
P-1A2P=4E,A2=P(4E)P-1=4E.
从而对任意的β≠0,有A2β=4Eβ=4β,故知任意非零向量β都是A2的对应于λ=4的特征向量.
【答案解析】