设3阶实对称矩阵A的特征值为1,2,-1,α1=(2,3,一1)T,α2=(1,a,2a)T分别是特征值1,2的特征向量,求齐次线性方程组(A*-2E)x=0的通解.

admin2020-10-30  38

问题 设3阶实对称矩阵A的特征值为1,2,-1,α1=(2,3,一1)T,α2=(1,a,2a)T分别是特征值1,2的特征向量,求齐次线性方程组(A*-2E)x=0的通解.

选项

答案因为A的特征值为1,2,-1,所以|A|=-2,进一步得A*的特征值为-2,-1,2,A*-2E的特征值为-4,-3,0.由于A是3阶实对称矩阵,从而A*-2E也是3阶实对称矩阵,因此A*一2E相似于对角矩阵[*],故[*] 于是齐次线性方程组(A*-2E)x=0的基础解系中含有3-R(A*-2E)=1个线性无关的解向量. 由于实对称矩阵不同的特征值对应的特征向量是正交的,所以α1Tα2=2+3a-2a=0,由此得a=-2. 设A的对应于特征值-1的特征向量为α3=(x1,x2,x3)T,则[*]对上面齐次线性方程组的系数矩阵实施初等行变换,得[*] 其同解方程组为[*] 取α3=(2,-1,1)T. 因为A的对应于特征值-1的特征向量是A*的对应于特征值2的特征向量,也是A*-2E 对应于特征值0的特征向量,即是齐次线性方程组(A*-2E)x=0的一个基础解系,故(A*-2E)x=0的通解为x=k(2,-1,1)T,其中K为任意常数.

解析
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