From 57f8d9639f4b0efb41cd08ac272faa832e8af240 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: =?UTF-8?q?=E7=8E=8B=E8=BD=B2=E6=A5=A0?= Date: Sun, 18 Jan 2026 16:19:58 +0800 Subject: [PATCH] vault backup: 2026-01-18 16:19:57 --- 素材/特征值与相似.md | 13 +++++++------ 1 file changed, 7 insertions(+), 6 deletions(-) diff --git a/素材/特征值与相似.md b/素材/特征值与相似.md index 17e0436..668218f 100644 --- a/素材/特征值与相似.md +++ b/素材/特征值与相似.md @@ -21,7 +21,7 @@ $$P=\begin{bmatrix}\boldsymbol\xi_1&\boldsymbol\xi_2&\cdots&\boldsymbol\xi_n\end ## 常见题型 ##### 特征值常见的小题就是针对其性质进行设问。 1. 针对“迹”设问 ->[!hint]- 提示 +>[!hint] 提示 >秩为$1$的矩阵$A\in\mathbb{R}^{n\times n}$的特征值有如下特征: >(1)$0$为其特征值,且代数重数和几何重数均为$n-1$; >>证明:因为$r(A)=1[!example] ([[线代2019秋A|2019]])例题1 设 $E$ 为 $3$ 阶单位矩阵,$\alpha$ 为一个 $3$ 维单位列向量,则矩阵 $E-\alpha\alpha^\text{T}$ 的全部 $3$ 个特征值为\_\_\_\_\_\_ ->[!note]- 解析 +>[!note] 解析 >设 $B=\alpha\alpha^T$,该矩阵为**秩 $1$ 矩阵**(因 $\alpha$ 是单位列向量,$\alpha^T\alpha=1$)。 >秩 $1$ 矩阵的特征值性质:非零特征值为矩阵的迹 $\text{tr}(B)=\alpha^T\alpha=1$,其余 $n-1=2$ 个特征值为 $0$(秩 $1$ 矩阵的非零特征值个数等于秩)。 >若 $B\boldsymbol{x}=\lambda\boldsymbol{x}$($\boldsymbol{x}$为特征向量),则 $(E-B)\boldsymbol{x}=(1-\lambda)\boldsymbol{x}$,即$E-B$ 的特征值为 $1-\lambda$。 @@ -44,7 +44,7 @@ $$P=\begin{bmatrix}\boldsymbol\xi_1&\boldsymbol\xi_2&\cdots&\boldsymbol\xi_n\end >[!example] 例题2 >已知 $n(n\geq2)$维列向量 $\alpha,\beta$ 满足 $\beta^T\alpha=-3$,则方阵 $(\beta\alpha^T)^2$ 的非零特征值为$\underline{\qquad}$。 ->[!note]- 解析 +>[!note] 解析 >设 $A=\beta\alpha^T$(秩 1 矩阵),计算 $A^2$: >$A^2=(\beta\alpha^T)(\beta\alpha^T)=\beta(\alpha^T\beta)\alpha^T=(\alpha^T\beta)A$ >注意:$\alpha^T\beta=(\beta^T\alpha)^T$(矩阵转置性质),而 $\beta^T\alpha=-3$(数,转置等于自身),故 $\alpha^T\beta=-3$,因此 $A^2=-3A$。 @@ -53,7 +53,7 @@ $$P=\begin{bmatrix}\boldsymbol\xi_1&\boldsymbol\xi_2&\cdots&\boldsymbol\xi_n\end >[!example] 例题3 >已知 $4$ 阶矩阵 $A$ 与 $B$ 相似,$A$ 的全部特征值为 $1,2,3,4$,则行列式 $|B^{-1}-E|$ 为\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ ->[!note]- 解析 +>[!note] 解析 >“对于有理函数 $f(x)$ ,矩阵 $f(A)$ 的特征值为 $f(\lambda)$ ,对应的特征向量不变。” >根据这一条性质,我们求得矩阵 $B^{-1}-E$ 的所有特征值,进而求得行列式。 >$f(x)=\frac{1}{x}-1$,则 $B^{-1}-E$ 的特征值为 $0,-\frac12, -\frac23,-\frac34$,相乘结果为 $0$,故答案为 $0$。 @@ -75,7 +75,7 @@ D. $\boldsymbol{A}^\text{T}+\boldsymbol{A}$与$\boldsymbol{B}^\text{T}+\boldsymb >[!example] ([[线代2023秋A|2023]])例题5 >设矩阵 $A=\begin{bmatrix}3&1&2\\0&a&0\\2&b&3\end{bmatrix}$ 仅有两个相异特征值,且 $A$ 相似于对角矩阵,求 $a,b$, 并求可逆矩阵 $P$,使得$P^{-1}AP$ 为对角矩阵. ->[!note]- 解析 +>[!note] 解析 >通过定义,求特征值:$\lambda E-A=\begin{bmatrix}\lambda-3&-1&-2\\0&\lambda-a&0\\-2&-b&\lambda-3\end{bmatrix}$, > $|\lambda E-A|=0 \Rightarrow (\lambda-a)(\lambda-5)(\lambda-1)=0$ > $A$ 仅有两个相异特征值,说明 $a=5$ 或 $a=1$。 @@ -86,4 +86,5 @@ D. $\boldsymbol{A}^\text{T}+\boldsymbol{A}$与$\boldsymbol{B}^\text{T}+\boldsymb > 如果 $a=1$:特征值 $1$ 的代数重数为 $2$;因为 $A$ 能相似对角化,所以相应的几何重数也为 $2$。 > $(E-A)\boldsymbol x=\boldsymbol 0$,即$\begin{bmatrix}-2&-1&-2\\0&0&0\\-2&-b&-2\end{bmatrix}\boldsymbol x=\boldsymbol 0$,由 $\text{rank}(E-A)=1$ 得 $b=1$,对应的特征向量为$(1,-2,0)^\mathrm{T},(1,0,-1)^\mathrm{T}$; > 而 $(5E-A)\boldsymbol x=\boldsymbol 0$,即$\begin{bmatrix}-2&-1&-2\\0&4&0\\-2&b&-2\end{bmatrix}\boldsymbol x=\boldsymbol 0$,对应的特征向量是 $(1,0,1)^\mathrm{T}$; -> 因此,$P=\begin{bmatrix}1&1&1\\-2&0&0\\0&-1&1\end{bmatrix}$。 \ No newline at end of file +> 因此,$P=\begin{bmatrix}1&1&1\\-2&0&0\\0&-1&1\end{bmatrix}$。 +