【正确答案】
【答案解析】(Ⅰ)[解] ξ1+ξ2仍是A的对应于λ1=λ2=2的特征向量.
因已知Aξ1=2ξ1,Aξ2=2ξ2,故
A(ξ1+ξ2)=Aξ1+Aξ2=2ξ1+2ξ2=2(ξ1+ξ2).
(Ⅱ)[解] ξ2+ξ3不是A的特征向量.假设是,设其对应的特征值为μ,则有
A(ξ2+ξ3)=μ(ξ2+ξ3),
得2ξ2-2ξ3-μξ2-μξ3=(2-μ)ξ2-(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ξ2+ξ3不是A的特征向量.
(Ⅲ)[证] 因A有特征值λ1=λ2=2,λ3=-2,故A2有特征值μ1=μ2=μ3=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3维非零向量β都是A2的对应于特征值μ=4的特征向量.