已知3阶矩阵a的特征值为1,2,2,求R(E-A),R(2E-A)?

huangzf 1年前 已收到1个回答 举报

xiao_laotou 幼苗

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3阶矩阵特征值为1,2,2,
所以特征子空间的维数:
属于特征值1的特征子空间V1是1维,属于2的特征子空间V2是2维,
而V1是E-A的解空间,V2是2E-A的解空间;
再由解空间的维数与系数矩阵的秩之和为n;
所以R(E-A)=3-1=2;
R(2E-A)=3-2=1.

1年前 追问

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huangzf 举报

表示没懂,能不能换一个角度,解空间我们没学……
还有,答案上R(E-A)=1,不知道是不是答案错了……

举报 xiao_laotou

应该是答案错了,你可以用特殊的例子diag(1,2,2)验算一下。
你还可以看一下下面的方法:
先解释一下符号diag(1,2,2):就是对角元为1,2,2的对角矩阵。
A有特征值1,2,2,所以:
A相似于对角阵diag(1,2,2);即存在可逆阵C,C*AC=diag(1,2,2);
而C*(E-A)C=C*C-C*AC=E-diag(1,2,2)=diag(0,-1,-1);
所以C*(E-A)C的秩为2;
又由于初等行变换与初等列变换不改变矩阵的秩;
所以,R(E-A)=R(C*(E-A)C)=2;
同理,R(2E-A)=R(diag(1,0,0))=1;

huangzf 举报

有这么个定理:若n阶矩阵A的n个特征值互不相等,则A与对角阵相似,就是说,特征值有相等的,那它就不能与对角阵相似啊,我就是纠结这里。
其实原题还有一句,就是说这个矩阵不与对角阵相似……

举报 xiao_laotou

”特征值有相等的,那它就不能与对角阵相似“这句话有问题。
因为A可对角化,即A相似于对角阵的 充要条件 是特征子空间的维数之和等于n。
n阶矩阵A的n个特征值互不相等,这只是一个充分条件。

如果A不可对角化,那么属于两个特征值的特征子空间的维数都是1
(因为它们的维数之和必定小于3)
那么R(E-A),R(2E-A)都是等于2。

huangzf 举报

如果A不可对角化,那么属于两个特征值的特征子空间的维数都是1?为什么?
连同你第一次说的:属于特征值1的特征子空间V1是1维,属于2的特征子空间V2是2维?不懂

举报 xiao_laotou

定理:A可对角化,即A相似于对角阵的充要条件是特征子空间的维数之和等于n。
所以如果A不可对角化,那么特征子空间的维数之和小于n,
那么题中如果A不可对角化,那么V1和V2的维数之和小于3.
又维数必然大于0,所以只可能是V1,V2维数都是1。

第一次说的时候,是建立在A可对角化的基础上的,此时V1与V2的维数之和等于3;
又因为有:
定理:几何重数<=代数重数,即特征子空间的维数<=特征值作为特征多项式根的重数;
题中特征值1作为根的重数为1,所以dimV1<=1,又dimV1>0,所以dimV1=1;
又因为A可对角化,所以V1与V2的维数之和等于3,
所以,dimV2=3-1=2.
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