结构推理 证明特征值与特征向量的性质2:设λ为方阵A的特征值,则对于任意正整数k,λk为Ak的特征值;并且,对于任一多项式f(x)=amxm+…+a1x+a0,f(λ)为方阵f(A)=amAm+…+a1A+a0E的特征值.
【正确答案】证 由题设条件,存在非零列向量x,使得Ax=λx,两端左乘A,得A2x=λAx,将Ax=λx代入上式右端,得A2x=λ2x.用类似方法一般可得Akx=λkx(k=1,2,…),于是知λk为AK的特征值.利用Akx=λkx(k=1,2,…),可得
   f(A)x=(amAm+…+a1A+a0E)x=amAmx+…+a1Ax+a0x
   =amλmx+…+a1λx+a0x=(amλm+…+a1λ+a0)x=f(λ)x由于x≠=0,故由定义即知f(λ)为f(A)的特征值且x为对应的特征向量.
【答案解析】一般地,如果λ1,λ2,…,λn为n阶方阵A的全部特征值,则可证明:f(λ1),f(λ2),…,f(λn)为方阵f(A)的全部特征值,其中f(x)为任一多项式(其证明见4-28题).