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)=x5-4x3+1,则B=f(A)=A5一4A3+E,因A的特征值为λ1=1,
λ2=2,λ3=一2,故B=f(A)的三个特征值分别为
μ1=f(λ1)=f(1)=一2, μ2=f(λ2)=f(2)=1, μ2=f(λ3)=f(一2)=1.
由Aα11α11得到A5α1=A41=A4α1=…=Aα11,A3α1=A21=…=α1
故Bα1=(A5-4A3+E)α1=A5α1—4A3α11一α1一4α11=一2α1,即B的属于特征值
μ1=f(λ1)=f(1)=一2的一个特征向量为α1(与A的属于特征值λ1=1的特征向量α1相同).所以B的属于特征值μ1=2的全部特征向量为k1α1,其中k1是不等于零的任意常数.
一般有矩阵A的属于特征值λi的特征向量与矩阵B=f(A)的属于特征值f(λi)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λ2的特征向量为α2=[x1,x2,x3]T,因λ1≠λ1,故α2与α1正交,则有
α1Tα2=[1,一1,1]1539=x2一x2+x3=0.
【答案解析】
问答题 10.求矩阵B.
【正确答案】令P=[α1,α2,α3]=,则P-1BP=diag(一2,1,1).于是
B=P=diag(一2,1,1)P-1
【答案解析】