设A为3阶矩阵,P为3阶可逆矩阵,且.若P=(a1,a2,a3),Q= (a1+a2,a2,a3),则Q-1AQ=【 】

admin2019-03-11  36

问题 设A为3阶矩阵,P为3阶可逆矩阵,且.若P=(a1,a2,a3),Q= (a1+a2,a2,a3),则Q-1AQ=【    】
   

选项 A、 
B、 
C、 
D、 

答案B

解析 解1
    其中,矩阵,易求出于是,Q-1AQ=(PM)-1A(PM)=M-1(P-1AP)M
   
因此选(B).
  解2  已知A(a1,a2,a3)=(a1,a2,a3)<=>(Aa1,Aa2,Aa3)=(a1,a2,2a3)<=>Aa1=a1,Aa2=a2,Aa3=2a3=>A(a1+a2)=Aa1+Aa2=a1+a2=>AQ=A(a1+a2,a2,a3)=(A(a1+a2),Aa2,Aa3)=(a1+a2,a2,2a3)=(a1+a2,a2,a3)两端左乘Q-1,得Q-1,故选(B).
  解3  由已知A相似于对角矩阵diag(1,1,2),知a1,a2,a3是A的3个线性无关特征向量,且依次属于特征值1,1,2.a1+a2≠0(否则a1,a2线性相关,与a1,a2,a3线性无关矛盾),且A(a1+a2)一Aa1+Aa2=a1+a2,因此a1+a2是A的属于特征值1的一个特征向量.
    从而知a1+a2,a2,a3是A的3个线性无关特征向量,且依次属于特征值1,1,2,因此利用矩阵相似对角化可写出    (a1+a2,a2,a3)-1A(a1+a2,a2,a3)=diag(1,1,2),即Q-1AQ=diag(1,1,2).因此选(B).
本题主要考查矩阵乘法、特则是矩阵乘法的按列表示的应用.解1中矩阵M是一个第3类初等矩阵,求其逆阵可以直接利用初等矩阵的求逆阵公式.
    本题中,矩阵Q的可逆性可以根据Q的3个列向量线性无关而知道,也可以由Q=(a1,a1, a1)是两个可逆矩阵的乘积而知Q可逆.
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