解答题 16.构造正交矩阵Q,使得QTAQ是对角矩阵
【正确答案】(1)先求特征值
|λE-A|==λ(λ-2)(λ-6).
A的特征值为0,2,6.
再求单位正交特征向量组
属于0的特征向量是齐次方程组AX=0的非零解,

求得一个非零解为(1,1,-1)T,单位化得
γ1=(1,1,-1)T
属于2的特征向量是齐次方程组(A-2E)X=0的非零解,

得AX=0的同解方程组

求得一个非零解为(1,-1,0)T,单位化得
γ2=(1,-1,0)T
属于6的特征向量是齐次方程组(A-6E)X=0的非零解,

得AX=0的同解方程组

求得一个非零解为(1,1,2)T,单位化得
γ3=(1,1,2)T
作正交矩阵
Q=(γ1,γ2,γ3),则QTAQ=Q-1AQ=
(2)先求特征值
|λE-A|==(λ-1)2(λ-10).
A的特征值为1,1,10.
再求单位正交特征向量组
属于1的特征向量是齐次方程组(A-E)X=0的非零解,

得(A-E)X=0的同解方程组x1+2x2-2x3=0,
显然α1=(0,1,1)T是一个解.第2个解取为α2=(c,-1,1)T(保证了与α1的正交性!),代入方程求出c=4,即α2=(4,-1,1)T
令γ11/‖α1‖=(0,1,1)T,γ2是=α2/‖α2‖=(4,-1,1)T
再求出属于10的特征向量是齐次方程组(A-10E)X=0的非零解(1,2,-2)T,令
γ33/‖α3‖=(1,2,-2)T/3.
作正交矩阵Q=(γ1,γ2,γ3).

QTAQ=Q-1AQ=
【答案解析】