diff --git a/素材/特征值与相似.md b/素材/特征值与相似.md index 2cea383..204b7c9 100644 --- a/素材/特征值与相似.md +++ b/素材/特征值与相似.md @@ -12,7 +12,7 @@ 4. 相似矩阵特征值相等。 ## 常见题型 -特征值常见的就是针对其性质进行设问 +##### 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 >[!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?(详解见[[特征值]]) @@ -25,4 +25,30 @@ >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 $0$。 ---- TODO: ADD MORE. --- \ No newline at end of file +>[!example] ([[线代2022秋A|2022]])例题3 +已知 $n$ 阶方阵$\boldsymbol{A}$与$\boldsymbol{B}$相似,$\boldsymbol{C}$与$\boldsymbol{D}$相似,则下列命题中正确的是【】 +A. $\boldsymbol{A}+\boldsymbol{C}$与$\boldsymbol{B}+\boldsymbol{D}$相似. +B. $\boldsymbol{AC}$与$\boldsymbol{BD}$相似. +C. $\boldsymbol{A}^2+\boldsymbol{E}$与$\boldsymbol{B}^2+\boldsymbol{E}$相似. +D. $\boldsymbol{A}^\text{T}+\boldsymbol{A}$与$\boldsymbol{B}^\text{T}+\boldsymbol{B}$相似. + +>[!note] 解析 +>C选项是一个典型的 $f(A)\sim f(B)\ ,f(x)=x^2+1$ 结构,如果熟悉性质可以秒选 + +##### 特征值大题在设问时,往往回归“特征值”的本源,用特征多项式求解特征值,并应用特征值的性质。 + +>[!example] ([[线代2023秋A|2023]])例题4 +>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 +>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 $a=1$。 +> 如果 $a=5$:特征值 $5$ 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 $2$。 +> $3-\mathrm{rank}(5E-A)=2$,即$\mathrm{rank}\begin{bmatrix}2&-1&-2\\0&0&0\\-2&-b&2\end{bmatrix}=1$,求得 $b=-1$;对应的特征向量为$(1,2,0)^\mathrm{T},(1,0,1)^\mathrm{T}$; +> 而 $3-\mathrm{rank}(E-A)=1$,即$\mathrm{rank}\begin{bmatrix}-2&-1&-2\\0&4&0\\-2&b&-2\end{bmatrix}=2$,满足条件,对应的特征向量是 $(-1,0,1)^\mathrm{T}$; +> 因此,$P=\begin{bmatrix}1&1&-1\\2&0&0\\0&1&1\end{bmatrix}$。 +> 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 $2$。 +> $3-\mathrm{rank}(E-A)=1$,即$\mathrm{rank}\begin{bmatrix}-2&-1&-2\\0&0&0\\-2&-b&-2\end{bmatrix}=1$,求得 $b=1$,对应的特征向量为$(1,-2,0)^\mathrm{T},(1,0,-1)^\mathrm{T}$; +> 而 $3-\mathrm{rank}(5E-A)=1$,即$\mathrm{rank}\begin{bmatrix}-2&-1&-2\\0&4&0\\-2&b&-2\end{bmatrix}=2$,满足条件,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