【正确答案】对于实对称矩阵A,若λ是矩阵A的k重特征值,则矩阵A属于特征值λ的特征向量有且只有k个是线性无关的.因此α
1,α
2,α
3必线性相关,那么

故a=1.
(Ⅱ)由秩r(A)=2,知|A|=0,又

,所以A的另一个特征值是λ
3=0.由题设α
1=(1,1,0)
T,α
2=(2,1,1)
T为A的属于特征值6的线性无关的特征向量.设A属于特征值0的特征向量为α=(x
1,x
2,x
3)
T,于是α
T1α=0,α
T2α=0即

解得此方程组的基础解系为α=(-1,1,1)
T.那么矩阵A属于特征值λ
3=0的全部特征向量为kα=k(-1,1,1)
T(k为任意非零常数).
(Ⅲ)设x
1α
1+x
2α
2+x
3α=β,对(α
1,α
2,α|β)作初等行变换,有

解出x
1=3,x
2=-2,x
3=1.
故
β=3α
1-2α
2+α
因为
Aα
1=6α
1,Aα
2=6α
2,Aα=0α
所以
A
nβ=3A
nα
1-2A
nα
2+A
nα=3·6
nα
1-2·6
nα
2=(-6
n,6
n,-2·6
n)
T.
[评注] 本题考查实对称矩阵特征值、特征向量的性质.如果λ是矩阵A的k重特征值,那么λ至多有k个线性无关的特征向量,而作为实对称矩阵,则k重特征值必有k个线性无关的特征向量,从而保证本题中α
1,α
2,α
3一定线性相关,可求出a;要掌握实对称矩阵特征值不同特征向量相互正交这一性质.
本题亦可由A(α
1,α
2,α
3)=(6α
1,6α
2,0α),先求出矩阵A.然后利用A~A=
