diff --git a/试卷库/线性代数期末真题/线代2015秋A.md b/试卷库/线性代数期末真题/线代2015秋A.md new file mode 100644 index 0000000..30c56e3 --- /dev/null +++ b/试卷库/线性代数期末真题/线代2015秋A.md @@ -0,0 +1,237 @@ +# 国防科技大学2015-2016学年秋季学期《线性代数》考试试卷(A)卷 + +**考试形式:闭卷** +**考试时间:150分钟** +**满分:100分** + +--- + +## 一、单选题(每小题3分,共18分) + +1. 设$A,B$均为$n$阶方阵,则下列结论中错误的是( )。 + + - (A)$|A| = |A^{\mathrm{T}}|$ + - (B)$|A^{2} - B^{2}| = |A|^{2} - |B|^{2}$ + - (C)$|AB| = |BA|$ + - (D)$|AB^{2}| = |B^{2}A|$ + +2. 设$A$为$n$阶方阵,且$\operatorname{rank}(A) = r < n$,那么在$A$的$n$个行向量中( )。 + + - (A) 任意$r + 1$个行向量线性相关 + - (B) 至少有一个零向量 + - (C) 任意$r$个行向量线性无关 + - (D) 每个行向量可由其余$n - 1$个线性表出 + +3. 设矩阵 +$$ + A = \begin{bmatrix} + 1 & -3 & 0 \\ + 2 & -6 & 0 \\ + 1 & -3 & t + \end{bmatrix}, +$$ + 如果$B$是三阶非零矩阵且$AB = 0$,则( )。 + + - (A) 当$t = -2$时,$B$的秩为2 + - (B) 当$t = 0$时,$B$的秩为2 + - (C) 当$t = -1$时,$B$的秩为1 + - (D) 当$t \neq 0$时,$B$的秩为2 + +4. 关于$n$阶实对称矩阵$A$的下列条件中,哪个不是$A$为正定矩阵的充分必要条件?( ) + + - (A) 相似于主对角线元素全为正的对角矩阵 + - (B) 负惯性指数为0 + - (C) 相应的二次型是正定的 + - (D) 存在可逆实矩阵$C$使$A = C^{\mathrm{T}}C$ + +5. 设$e_1, e_2$和$e_1', e_2'$是线性空间$\mathbb{R}^2$的两组基,并且已知关系式$e_1' = e_1 + 5e_2,\ e_2' = e_2$,则由基$e_1, e_2$到基$e_1', e_2'$的过渡矩阵是( )。 + + - (A)$\begin{bmatrix} -1 & 0 \\ 5 & -1 \end{bmatrix}$ + - (B)$\begin{bmatrix} 0 & -1 \\ -6 & 0 \end{bmatrix}$ + - (C)$\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ -5 & -1 \end{bmatrix}$ + - (D)$\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ -5 & 1 \end{bmatrix}$ + +6. 如果三阶方阵$A$的特征值为$1, -3, 3$,则$-A + 3A^{-1}$的特征值为( )。 + + - (A)$-2, -2, 2$ + - (B)$2, -2, 2$ + - (C)$1, 1, -3$ + - (D)$2, 2, -2$ + +--- + +## 二、填空题(每空3分,共18分) + +1. 设$\alpha_{1},\alpha_{2}$均为2维行向量,记矩阵 +$$ + A = \begin{bmatrix} \alpha_{1} \\ \alpha_{2} \end{bmatrix},\ + B = \begin{bmatrix} -\alpha_{2} \\ 3\alpha_{1} - 3\alpha_{2} \end{bmatrix}. +$$ + 如果$|A| = 3$,那么行列式$|B| =$__________。 + +2. 如果向量$(6, -3)^{\mathrm{T}}$不能由向量组$(a, -1)^{\mathrm{T}}, (-a - 2, a)^{\mathrm{T}}$线性表出,则参数$a =$__________。 + +3. 已知矩阵$\begin{bmatrix} 1 & x \\ 2 & 3 \end{bmatrix}$的逆矩阵为$\begin{bmatrix} -3 & 2 \\ 2 & -1 \end{bmatrix}$,可确定参数$x =$__________。 + +4. 若实对称矩阵$\begin{bmatrix} 3 & a \\ a & 2 \end{bmatrix}$是正定矩阵,则参数$a$满足条件 __________。 + +5. 设$e_{1},e_{2}$是线性空间$\mathbb{R}^{2}$的基,如果$x e_{2} - 3e_{1}, e_{2} - e_{1}$也是$\mathbb{R}^{2}$的基,则参数$x$满足条件 __________。 + +6. 设$n$阶非零方阵$A$满足$3A^{2} - 2A = 0$,则$A$的全部不同特征值可能是 __________。 + +--- + +## 三、(10分)设$x_{k} = a + bk\ (k = 0,1,2,\dots ,n - 1)$,计算$n$阶行列式的值 + +$$ +\Delta_{n} = \begin{vmatrix} +x_{0} & x_{1} & x_{2} & \dots & x_{n - 1} \\ +x_{1} & x_{2} & x_{3} & \dots & x_{0} \\ +\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ +x_{n - 1} & x_{0} & x_{1} & \dots & x_{n - 2} +\end{vmatrix}. +$$ + +--- + +## 四、(10分)设有$n$元线性方程组$Ax = b$,其中 + +$$ +A = \begin{bmatrix} +2a & a & 0 & \cdots & 0 \\ +a & 2a & a & \cdots & 0 \\ +0 & a & 2a & \cdots & 0 \\ +\vdots & \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ +0 & 0 & 0 & \cdots & 2a +\end{bmatrix}, \quad +b = \begin{bmatrix} +1 \\ 1 \\ 1 \\ \vdots \\ 1 +\end{bmatrix}. +$$ + +(1)证明:行列式$|A| = (n + 1)a^{n}$; +(2)当$a$为何值时,该方程组有唯一解?在有唯一解时,求$x_{2}$; +(3)当$a$为何值时,该方程组有无穷多解,并求通解。 + +--- + +## 五、(8分)已知向量组$\alpha_{1},\alpha_{2},\dots ,\alpha_{r}$与向量组$\alpha_{1},\alpha_{2},\dots ,\alpha_{r},\beta_{1},\beta_{2},\dots ,\beta_{s}$有相同的秩。证明:向量组$\beta_{1},\beta_{2},\dots ,\beta_{s}$可由向量组$\alpha_{1},\alpha_{2},\dots ,\alpha_{r}$线性表出。 + +--- + +## 六、(10分)设$A, B, C$均为2阶方阵,其中$A, B$为可逆矩阵。求分块矩阵 + +$$ +M = \begin{bmatrix} 0 & A \\ B & C \end{bmatrix} +$$ + +的逆矩阵$M^{-1}$和伴随矩阵$M^{*}$。 + +--- + +## 七、(12分)设$A$为3阶方阵,$\alpha_{1},\alpha_{2}$分别是$A$的属于特征值$-2, -3$的特征向量,向量$\alpha_{3}$满足 + +$$ +A\alpha_{3} = 2\alpha_{1} + 3\alpha_{2} - 2\alpha_{3}. +$$ + +(1)证明:$\alpha_{1},\alpha_{2},\alpha_{3}$线性无关; +(2)令$P = [\alpha_{1}\ \alpha_{2}\ \alpha_{3}]$为3阶方阵,求$P^{-1}AP$。 + +--- + +## 八、(14分) + +(1)设 +$$ +J_{3} = \begin{bmatrix} +0 & 0 & 0 \\ +1 & 0 & 0 \\ +0 & 1 & 0 +\end{bmatrix}, +$$ +求出所有与$J_{3}$可交换的矩阵。 + +(2)用$J_{n}$表示$n$阶矩阵 +$$ +J_n = \begin{bmatrix} +0 & 0 & \cdots & 0 & 0 \\ +1 & 0 & \cdots & 0 & 0 \\ +0 & 1 & \cdots & 0 & 0 \\ +\vdots & \vdots & \ddots & \vdots & \vdots \\ +0 & 0 & \cdots & 1 & 0 +\end{bmatrix}, +$$ +证明:与$J_{n}$可交换的矩阵必是下三角矩阵。 + +(3)用$\operatorname{comm}(J_{n})$表示所有与$J_{n}$可交换的矩阵组成之集合,证明$\operatorname{comm}(J_{n})$是线性空间$\mathbb{R}^{n\times n}$的一个线性子空间,并求其维数。 + +--- + +## 参考答案 + +### 一、单选题 +1. B +2. A +3. C +4. B +5. D +6. D + +### 二、填空题 +1.$9$ +2.$1$ +3.$2$ +4.$|a| < \sqrt{6}$ +5.$x \neq 3$ +6.$0, \dfrac{2}{3}$ + +### 三、解答 +$$ +\Delta_{n} = (-1)^{\frac{n(n - 1)}{2}} \left(a + \frac{n - 1}{2} b\right) (b n)^{n - 1}. +$$ + +### 四、解答 +(1)证明略; +(2)当$a \neq 0$时,方程组有唯一解,此时$x_2 = \dfrac{1 - n}{1 + n}$; +(3)当$a = 0$时,方程组有无穷多解,通解为 +$$ +x = (0,1,0,\dots ,0)^{\mathrm{T}} + k (1,0,0,\dots ,0)^{\mathrm{T}}, \quad k \in \mathbb{R}. +$$ + +### 五、证明略 + +### 六、解答 +$$ +M^{-1} = \begin{bmatrix} -B^{-1}CA^{-1} & B^{-1} \\ A^{-1} & 0 \end{bmatrix}, \quad +M^{*} = \begin{bmatrix} -B^{*}CA^{*} & |A|B^{*} \\ |B|A^{*} & 0 \end{bmatrix}. +$$ + +### 七、解答 +(1)证明略; +(2) +$$ +P^{-1}AP = \begin{bmatrix} +-2 & 0 & 2 \\ +0 & -3 & 3 \\ +0 & 0 & -2 +\end{bmatrix}. +$$ + +### 八、解答 +(1)所有与$J_3$可交换的矩阵形如 +$$ +\begin{bmatrix} +a & 0 & 0 \\ +b & a & 0 \\ +c & b & a +\end{bmatrix}, \quad a,b,c \in \mathbb{R}. +$$ +(2)证明略; +(3)$\operatorname{comm}(J_n)$是线性子空间,维数为$n$。 + +--- + +**注意:** +1. 请先填好密封线左边的内容,不得在其它任何地方作标记。 +2. 答案一律写在本试题纸上,写在草稿纸上一律无效。 \ No newline at end of file