考研数学二(线性代数)模拟试卷1(题后含答案及解析)
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考研数学二(线性代数)模拟试卷1 (题后含答案及解析)
题型有:1. 选择题 2. 填空题 3. 解答题
选择题下列每题给出的四个选项中,只有一个选项符合题目要求。
1. 设n维行向量α=,A=E-αTα,B=E+2αTα,则AB为( ).
A.O
B.-E
C.E
D.E+αTα
正确答案:C
解析:由ααT=,得AB=(E-αTα)(E+2αTα)=E,选(C) 知识模块:线性代数部分
2. 设A,B都是n阶矩阵,其中B是非零矩阵,且AB=O,则( ).
A.r(B)=n
B.r(B)<n
C.A2-B2=(A+B)(A-B)
D.|A|=0
正确答案:D
解析:因为AB=O,所以r(A)+r(B)≤n,又因为B是非零矩阵,所以r(B)≥1,从而r(A)<n,于是|A|=0,选(D) 知识模块:线性代数部分
3. 设n阶矩阵A=(α1,α2,…,αn),B=(β1,β2,…,βn),AB=(γ1,γ2,…,γn),记向量组(Ⅰ):α1,α2,…,αn;(Ⅱ):β1,β2,…,βm;(Ⅲ):γ1,γ2,…,γm,若向量组(Ⅲ)线性相关,则( ).
A.(Ⅰ),(Ⅱ)都线性相关
B.(Ⅰ)线性相关
C.(Ⅱ)线性相关
D.(Ⅰ),(Ⅱ)至少有一个线性相关
正确答案:D
解析:若α1,α2,…,αn线性无关,β1,β2,…,βn线性无关,则r(A)=n,r(B)=n,于是r(AB)=n.因为γ1,γ2,…,γm线性相关,所以r(AB)=r(γ1,γ2,…,γn)只有零解,而无解,故(A)不对;方程组有非零解,而无解,故(B)不对;方程组无解,但只有零解,故(C)不对;若Ax=b有无穷多个解,则r(A)=r()
B.
C.λ|A|
D.λ|A|n-1
正确答案:B
解析:因为A可逆,所以λ≠0,令AX=λX,则A*AX=λA*X,从而有A*X=选(B) 知识模块:线性代数部分
6. 设n阶矩阵A与对角矩阵合同,则A是( ).
A.可逆矩阵
B.实对称矩阵
C.正定矩阵
D.正交矩阵
正确答案:B
解析:因为A与对角阵合同,所以存在可逆矩阵P,使得pTAP=A,从而A=(pT)-1P-1=(p-1)TP-1,AT=[(P-1)TP-1]T=(P-1)TP-1=A,选(B) 知识模块:线性代数部分
填空题
7. 设f(x)=,则x2项的系数为_______.
正确答案:x
解析:按行列式的定义,f(x)的3次项和2次项都产生于(x+2)(2x+3)(3x+1),且该项带正号,所以x2项的系数为23. 知识模块:线性代数部分
8. 设A是三阶矩阵,且|A|=4,则=_______
正确答案:2
解析:=|2A-1|=23|A-1|=2 知识模块:线性代数部分
9. 设A=,则(A-2E)-1=_______.
正确答案:
解析:A-2E= 知识模块:线性代数部分
10. 设,且α,β,γ两两正交,则a=_______,b=_______.
正确答案:-4,-13
解析:因为α,β,γ正交,所以,解得a=-4,b=-13. 知识模块:线性代数部分
11. 设A=(a(C1,C2为任意常数)
解析:因为AX=0有非零解,所以|A|=0,而|A|==-(a+4)(a-6)且a(C1,C2为任意常数). 知识模块:线性代数部分
12. 设A为三阶矩阵,A的各行元素之和为4,则A有特征值_______,对应的特征向量为_______
正确答案:4,
解析:因为A的各行元素之和为4,所以,于是A有特征值4,对应的特征向量为 知识模块:线性代数部分
13. 设5x12+x22+tx3x2+4x1x2-2x1x3-2x2x3为正定二次型,则t的取值范围是_______.
正确答案:t>2
解析:二次型的矩阵为A=,因为二次型为正定二次型,所以有5>0,=1>0,|A|>0,解得t>2. 知识模块:线性代数部分
解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。
14. 计算
正确答案: 涉及知识点:线性代数部分
15. 设四阶矩阵B满足BA-1=2AB+E,且A=,求矩阵
B.
正确答案: 涉及知识点:线性代数部分
16. 设A为n阶可逆矩阵,A2=|A|E.证明:A=A*.
正确答案:因为AA*=|A|E,又已知A2=|A|E,所以AA*=A2,而A可逆,故A=A*. 涉及知识点:线性代数部分
17. 证明:若一个向量组中有一个部分向量组线性相关,则该向量组一定线性相关.
正确答案:设α1,…,αn为一个向量组,且α1,…,αr(r,求极大线性无关组,并把其余向量用极大线性无关组线性表出.
正确答案:令A=α1,α2,α4为一个极大线性无关组,α3=3α1+α2,α5=2α1+α2 涉及知识点:线性代数部分
19. 设A=,且AX=0的基础解系含有两个线性无关的解向量,求AX=0的通解.
正确答案:因为r(A)=2,所以t=1,方程组的通解为(k1,k2为任意常数). 涉及知识点:线性代数部分
设为A的特征向量.
20. 求a,b及A的所有特征值与特征向量.
正确答案:由Aα=λα得,解得a=1,b=1,λ=3.由|λE-A|==λ(λ-2)(λ-3)=0得λ1=0,λ2=2,λ3=3. 涉及知识点:线性代数部分
21. A可否对角化?若可对角化,求可逆矩阵P,使得P-1AP为对角矩阵.
正确答案:因为A的特征值都是单值,所以A可相似对角化.将λ1=0代入(λE-A)X=0得λ1=0对应的线性无关特征向量为α1=将λ2=2代入(λE-A)X=0得λ2=2对应的线性无关特征向量为α2=将λ3=3代入(λE-A)X=0得λ3=3对应的线性无关特征向量为α3= 涉及知识点:线性代数部分
设矩阵A=有一个特征值为3.
22. 求y;
正确答案:因为3为A的特征值,所以|3E-A|=0,解得y=2. 涉及知识点:线性代数部分
23. 求可逆矩阵P,使得(AP)T(AP)为对角矩阵.
正确答案:(AP)T(AP)=pTATAP=pTA2P,A2=,令A1=,|λE-A1|=0得λ1=1,λ2=9,当λ=1时,由(E-A1)X=0得α1=;λ=9时,由(9E-A1)X=0得α2=,单位化得 涉及知识点:线性代数部分
24. 设的逆矩阵A-1的特征向量.求x,y,并求A-1对应的特征值μ
正确答案:令Aα=μ0α,即,解得μ0=4,x=10,y=-9,根据一对逆矩阵的特征值互为倒数的性质知μ=1/4. 涉及知识点:线性代数部分
25. 用正交变换法化二次型f(x1,x2,x3)=x12+x2x2+x3x2-4x1x2-4x1x3-4x2x3为标准二次型
正确答案:f(x1,x2,x3)=XTAX,其中=(λ+3)(λ-3)2=0得λ1=-3,λ2=λ3=3.由(-3E-A)X=0得λ1=-3对应的线性无关的特征向量为α1=由(3E-A)X=0得λ2=λ3=3对应的线性无关的特征向量为将α2,α3正交化得,单位化得则f(x1,x2,x3)=XTAXYT(QTAQ)Y=-3y12+3y2x2+3y3x2 涉及知识点:线性代数部分
26. 用配方法化下列二次型为标准形:f(x1,x2,x3)=x12+2x2x2-5x3x2+2x1x2-2x1x3+2x2x3.
正确答案:令,则f(x1,x2,x3)=XTAX,f(x1,x2,x3)=x12+2x2x2-5x3x2+2x1x2-2x1x3+2x2x3=(x1+x2-x3)2+(x2+2x3)2-10x32,且f((x1,x2,x3)YT(pTAP)Y=y12+y2x2-10y3x2 涉及知识点:线性代数部分