解答题
[2007年] 设三阶实对称矩阵A的特征值λ1=1,λ2=2,λ3=—2,α1=[1,一1,1]T是A的属于λ1的一个特征向量.记B=A5一4A3+E,其中E为三阶单位矩阵.
问答题
9.验证α1是矩阵B的特征向量,并求B的全部特征值与特征向量;
【正确答案】令f(x)=x
5-4x
3+1,则B=f(A)=A
5一4A
3+E,因A的特征值为λ
1=1,
λ
2=2,λ
3=一2,故B=f(A)的三个特征值分别为
μ
1=f(λ
1)=f(1)=一2, μ
2=f(λ
2)=f(2)=1, μ
2=f(λ
3)=f(一2)=1.
由Aα
1=λ
1α
1=α
1得到A
5α
1=A
4Aα
1=A
4α
1=…=Aα
1=α
1,A
3α
1=A
2Aα
1=…=α
1,
故Bα
1=(A
5-4A
3+E)α
1=A
5α
1—4A
3α
1+α
1一α
1一4α
1+α
1=一2α
1,即B的属于特征值
μ
1=f(λ
1)=f(1)=一2的一个特征向量为α
1(与A的属于特征值λ
1=1的特征向量α
1相同).所以B的属于特征值μ
1=2的全部特征向量为k
1α
1,其中k
1是不等于零的任意常数.
一般有矩阵A的属于特征值λ
i的特征向量与矩阵B=f(A)的属于特征值f(λ
i)的特征向量相同,故为求B的特征向量只需求出A的特征向量.
设A的属于λ
2的特征向量为α
2=[x
1,x
2,x
3]
T,因λ
1≠λ
1,故α
2与α
1正交,则有
α
1Tα
2=[1,一1,1]

1539=x
2一x
2+x
3=0.
由

【答案解析】
问答题
10.求矩阵B.
【正确答案】令P=[α
1,α
2,α
3]=

,则P
-1BP=diag(一2,1,1).于是
B=P=diag(一2,1,1)P
-1
【答案解析】