若任一n维非零列向量都是n阶矩阵A的特征向量,证明A是数量矩阵(即A=hE,E是n阶单位矩阵).

admin2022-01-23  6

问题 若任一n维非零列向量都是n阶矩阵A的特征向量,证明A是数量矩阵(即A=hE,E是n阶单位矩阵).

选项

答案因为任一个n维非零列向量均是A的特征向量,故A有n个线性无关的特征向量,从而A必与对角矩阵相似.现取n个单位向量ξi=(0,…,0,1,0,…,0)T,(i=1,2,…,n)为A的特征向量,其特征值分别为λ1,λ2,…,λn,那么令P=(E1,E2,…,ξn)=E,有[*]如果λ1≠λ2,则A(ξ12)=λ1E12E2.因为每个凡维向量都是A的特征向量,又应有A(ξ12)=λ(ξ12),于是(λ1—λ)ε1+(λ2一λ)ξ2=0.由于λ1—λ,λ2一λ不全为0,与ε1,ε2线性无关相矛盾,所以必有λ1≠λ2.同理可知λ1≠λ2=…λn=k,故A=kE.

解析
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