吉林大学线性代数AB标准化作业

线性代数标准化作业答案第一章：行列式基础必做题：（一） 一、填空题：1、3，n （n-1）；2、1222+++c b a ；3、70，-14；4、-3M ；5、1 二、选择题：1、C2、D3、D4、A5、C 三、计算题： 1、解：原式1111001)1()1(11111C 12111++++=--⋅-⋅-+--⋅-++cd ad ab abcd dc dc ba （）（展开按2、解：原式31323121)c b a ()c b a (000)c b a (0111)c b a (2cr r 2br r ba c 2c2c2b a c b 2b111)c b a (2222++=++-++-++------++----++++++++提公因子b a c ccb ac b b c b a c b a c b a r r r r四、解：))()()((0000001)(1111)()(c x b x a x c b a x cx bc ab b x a b a xc b a c b a x xcbc x b c b x c b a c b a x x f ---+++=------+++=+++=因,0)(=x f 故,,,c b a x =或)(c b a ++-。

基础必做题（二） 一、填空题：1、6，8；2、0；3、0，0；4、4；5、24 二、选择题：1、D ；2、C ；3、A ；4、A ；5、A,B,D 三、1、解：原式1)1)(1(10001011111)1(011111110111111)1(---=---=-=n n n n2、解：原式[][][]1)()1(00001)1(111)1(--⋅-+=---+=-+=n b a b n a ba b a b b b b n a abbb b a b b b b n a四、解：0111144342414==+++dbac bd d b c c b a A A A A五、解：1,0,1,20281142102,0321112112,20382141101,2038114202321321=======-==---==--==---=DD z DD y DD x D D D D 故提高选做题： 一、证明： 证法1：12113(0)2240,(1)22401111f f ====- 由罗尔定理知，至少存在一点ξ，使得()0,(0,1)f ξξ'=∈，故有一个小于1的正根。

经济数学基础线性代数标准化作业吉林大学数学中心2006.2学院班级姓名学号第一章作业（行列式）1、计算下列各行列式的值：（1）2116415012051422D--=----；（2）1111222111122211112221111222D=；（3）112233100110011011b b b D b b b --=----；（4）222b c c a a bD a b c a b c +++=；（5）1111111111111111a a D b b +-=+-；（6）11()11nDαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβ+++=≠++；（7）102200302004D= 。

2、设4阶行列式的第2列元素依次为2、m、k、3，第2列元素的余子式依次为1、-1、1、-1，第4列元素的代数余子式依次为3、1、4、2，且行列式的值为1，求m、k的值。

3、用克拉默法则解方程组123123123241,52,4 3.x x x x x x x x x+-=⎧⎪++=⎨⎪-++=⎩4、已知齐次线性方程组有非零解，求λ。

123123123230,220,50.x x x x x x x x xλ++=⎧⎪+-=⎨⎪-+=⎩学院 班级 姓名 学号第 二 章 作 业（矩阵）1、是非题（设A 、B 、C 均为n 阶的方阵） （1）（A +B ）（A -B ）=A 2-B 2； （ ） （2）若AX =AY ，则X =Y ，其中X 、Y 都是n ×m 矩阵； （ ） （3）若A 2=O ，则A =O ； （ ） （4）若AB =O ，则A =O ，或B =O ； （ ） （5）(ABC )T = C T B T A T 。

（ ）2、填空题（1）设3阶方阵Ｂ≠0，A =⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛35342531t ,且AB =0，则t ＝ ；（2）设A ＝⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛543022001，A *为A 的伴随矩阵，则(A *)1-= ;（3）设A 为4阶数量矩阵，且|A |=16,则A ＝ ，A 1-＝ ， A *＝ ;（4）设A 1-＝⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛8642，则A ＝ ，│4A 1-│＝ ，(A T )1-＝ ; （5）设A ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-1100210000120025，则│A │＝ ，A 1-＝ ; （6）设实矩阵A 33⨯＝≠)(ij a 0，且011≠a ，ij ij A a =（ij A 为ij a 的代数余子式），则│A │＝ ;（7）设A 为二阶方阵，B 为三阶方阵，且│A │＝1B＝21，则1(2)--O B A O ＝ ;（8）设A 为四阶可逆方阵，且│A 1-│＝2，则│3(A *)1-－2A │＝ ;（9）设A ＝⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-133121，且A 6＝E ，则A 11＝ ； （10）设A 为5阶方阵，且A 2 = O ，则R （A *）=___________.3、选择题（1）设同阶方阵A 、B 、C 、E 满足关系式ABC =E ，则必有（ ） （A ）ACB =E ； （B ） CBA =E ； （C ） BAC =E ； （D ） BCA =E 。

2007—2008学年第二学期《线性代数B》期末试卷答案2008年6月24日一、填空题(共6小题，每小题 3 分，满分18分．把答案填在题中横线上）1．设12-103524-1A 轾犏犏=犏犏臌，*A 是A 的伴随矩阵，则*A = 9 ．2．设3维向量组α1＝(1,2,3)，α2＝(2,5,6)，α3＝(3,6,k )线性相关，则k ＝ 9 ．3．已知3阶矩阵A 满足A 2-E =O ，则秩R(A )= 3 ．4．设实二次型22212312123(,,)3322f x x x =x x tx x x+++正定，则t 的取值范围是 |t |<3 ．5．已知矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡=513a A 只有一个线性无关的特征向量，则=a-1 ．6．设⎥⎦⎤⎢⎣⎡=000111E ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=001012E ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=010021E ，⎥⎦⎤⎢⎣⎡=100022E 为数域F 上的线性空间22⨯F 的一组基，向量⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=3102α在这组基下的坐标为 (2,0,-1,3)T ．二、选择题（共6小题，每小题3分，满分18分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的，把所选项前的字母填在题后的括号内）2．与矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=900042021A 等价的矩阵是[ B ]．(A)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡000000001；(B) 100010000轾犏犏犏犏臌； (C) 100010001轾犏犏犏犏臌；(D) 000000000轾犏犏犏犏臌． 1．设A 是4×3矩阵，列向量组线性无关，B 为3阶可逆矩阵，则秩R(AB ) 为[ C ]．(A) 1 ； (B) 2；(C) 3； (D) 4．3．线性方程组b Ax =的系数矩阵A 是4×5矩阵，且A 的行向量组线性无关，则错误的命题是[ D ]．(A) 齐次线性方程组0=x A T只有零解；(B) 齐次线性方程组A T Ax =0必有非零解；(C) 对任意向量b ，非齐次线性方程组Ax =b 必有无穷多解；(D) 对任意向量b ，非齐次线性方程组b x A =T必有无穷多解．4．设A 是n 阶实对称矩阵，P 是n 阶可逆矩阵，已知n 维列向量α是A 的属于特征值λ的特征向量，则矩阵P -1AP 属于特征值λ的特征向量是[ A ]．(A) P -1α； (B) P T α；(C) P α； (D) α．5．下列矩阵中，正定矩阵是[ D ]．(A) 120250003轾犏犏犏犏-臌；(B) ⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡624293431；(C)123257370轾-犏犏犏犏臌；(D)⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡----2115222．6．设3阶矩阵A的特征值为-1，-2，3，则A的迹为[ A ]．(A)0；(B) 1；(C) 2；(D) 3．三、解答题（共５小题，每小题9分，满分45分）1．求向量组α1＝(1,2,-1,1)T,α2＝(0,-4,5,-2)T ，α3＝(2,0,4,0)T ，α4＝(3,-2,8,-1)T的秩和一个极大无关组．解 令A =(α1, α2，α3，α4)，则102310231024020448011~~1548056110011120103470000⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥-----⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦⎣⎦A ．………（5分）所以R(A )=3，且α1, α2，α3是α1, α2，α3，α4的一个极大无关组． ………（9分）2．已知α＝(2,1,4)，β＝(1,2,－3)，令A ＝αT β，求A n ．解 由于A ＝αT β=22461(1,2,3)123.44812-⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥-=-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦ ………（4分）所以A n =αT β αT β αT β… αT β=(-8) n -1A =1246(8)1234812n --⎡⎤⎢⎥--⎢⎥⎢⎥-⎣⎦． ……（9分）3．设矩阵A 的伴随矩阵A *=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-420010001，且0>A ，E BA ABA 3-1-1+=，其中E 为3阶单位矩阵，求矩阵B ． 解 在ABA -1=BA -1+3E 等号的两边左乘矩阵A *，右乘矩阵A ，且|A |=2，得2B =A *B +6E，………（3分）即2B -A *B =6E ，亦即(2E -A *)B =6E ，故B =6(2E -A *)-1， ………（6分）即 11006006010060022063-⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥--⎣⎦⎣⎦B ． ………（9分）4．验证1231231,1,1032ααα轾轾轾犏犏犏犏犏犏=-==犏犏犏犏犏犏臌臌臌为R 3的基，并将507β轾犏犏=犏犏臌用这个基线性表示．解 设A =（α1，α2，α3），要证α1，α2，α3是R 3的一个基，只须证A E 即可．由于123512351235(,)~1110~0345~0345032703270022120812081002 ~0309~0103~0103001100110011⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥-⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥---⎣⎦⎣⎦⎣⎦A β（5分）显然，A E ，所以α1，α2，α3是R 3的一个基．且 ……………（7分）β=2α1+3α2-α3． ……………（9分）5．求一组3维列向量α1，α2，使之与α3＝(1,1,1)T正交，并把α1，α2，α3化成两两正交的单位向量． 解 设所求的向量为x ，依题意得(x , α3)=0，即x 1+x 2+x 3=0，解之得 1232233,,.x x x x x x x =--⎧⎪=⎨⎪=⎩ 即121231110,01x x k k x --⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦k 1,k 2为任意常数．取12111,001--⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥==⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦αα，则α1，α2与α3正交． ………（５分）对α1，α2施行施密特标准正交化，令b 1=α1，单位化得11110-⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦e . b 2=α2－2111(,)( ,) αe e e e 1=11122-⎡⎤⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎣⎦.单位化得21112-⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦e . 将α3单位化，得31111⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦e . 则e 1,e 2,e 3即为所求的两两正交的单位向量． ………（９分）四、（满分11分）已知非齐次线性方程组1234123412341,32420,31x x x x x x x x ax x x bx +++=-⎧⎪++-=⎨⎪+++=⎩ 有3个线性无关的解。

共 4 页 第 1 页吉 林大 学 考 试 卷（B 卷） 课程名称 线性代数B 考试学期 17-18-2 得分 适用专业 13、42系 考试形式 开卷 考试时间长度 120分钟一、填空题(30分，每空3分) 1. 设)1,2(),1,1(=−=βα，则=T αβ ；=+βα ； 2. 设 −−=1111A ， −=11B ，则=AB ；=)(AB r ； 3. 设n 阶矩阵A 满足O E A A =−+2，则=+−1)(E A ； 4. 与向量)0 ,1 ,1(1−=α和)2 ,1 ,1(2−=α均正交的单位向量=3α ； 5. 设A 是53×阶矩阵，秩3)(=A r ，则齐次线性方程组0=Ax 的基础解系中含有 个解向量； 6. 设3阶矩阵B A ~，且矩阵A 的特征值为2,1,1−，则矩阵E B +的3个特征值分别是 ；行列式=+E B ； 7. 二次型32212321321424),,(x x x x x x x x x f +−+=对应矩阵=A 。

二、计算题（8分）计算行列式411211111−=D共 4 页 第 2 页三、（12分）假设=200011012A ，求矩阵方程X A E AX +=−的解。

四、（12分）设向量组A ： −=42111α， =21302α；与B ： =147031β，=105122β。

1. 证明向量组A 与B 等价；2. 求向量组A 与B 相互线性表示的表示系数。

共 4 页 第 3 页五、（15分）给定线性方程组 −=++−=++−=++322321321321λλλλx x x x x x x x x1. 参数λ取什么值时，上面的线性方程组无解、有唯一解和无穷解？2. 在方程组有无穷多解时，求出其通解。

六、（15分）设二次型323121232221321222222),,(x tx x tx x tx x x x x x x f −−−++=。

保密★启用前2019-2020学年第二学期期末考试《线性代数B》考生注意事项1．答题前，考生须在试题册指定位置上填写考生教学号和考生姓名；在答题卡指定位置上填写考试科目、考生姓名和考生教学号，并涂写考生教学号信息点。

2．选择题的答案必须涂写在答题卡相应题号的选项上，非选择题的答案必须书写在答题卡指定位置的边框区域内。

超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题册上答题无效。

3．填（书）写部分必须使用黑色字迹签字笔书写，字迹工整、笔迹清楚；涂写部分必须使用2B铅笔填涂。

4．考试结束，将答题卡和试题册按规定交回。

(以下信息考生必须认真填写)考生教学号考生姓名第1页（共 3 页）一、选择题：1～6小题，每小题3分，共18分．下列每题给出的四 个选项中，只有一个选项是符合题目要求的．请将答案涂写在答题卡上．1．设同阶方阵,,A B C 满足关系式ABC=E ，则必有( ). (A) =ACB E . (B) CBA=E . (C) =BAC E . (D) BCA=E . 2. 下列选项不是向量组12,,,αααm 线性无关的充分必要条件的是( ).(A) 12,,,αααm 中任意两个向量都线性无关.(B) 12,,,αααm 中没有一个向量能由其余向量线性表示.(C) 向量组12,,,αααm 的秩为m .(D) 任何一组不全为0的数12,,,m k k k ，都使11220ααα+++≠m m k k k .3．设n 元线性方程组0=Ax ，()3−R A =n ，且123,,ααα为线性方程组0=Ax 的三个线性无关的解向量，则方程组0=Ax 的基础解系为( ).(A) 122331,,αααααα−++. (B) 112123,,αααααα+++.(C) 122331,,αααααα−−−. (D) 123123123,,ααααααααα++−+−+−. 4. 设三阶实对称矩阵A 的特征值为1,1,1−，则2=A ( ).(A)100010001−⎡⎤⎢⎥−⎢⎥⎢⎥⎣⎦. (B)100010001−⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦. (C)100010001⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦. (D) 无法确定.5. 设矩阵1110111,21110A B −⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥=−−=−⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥−−⎣⎦⎣⎦，则A 与B 的关系为( ). (A) 合同且相似. (B) 合同但不相似. (C) 相似但不合同. (D)既不合同也不相似. 6. 线性空间[]3R x 中向量2331α=−+x x 在基21,1,1+−++x x x x 下的坐标为( ).(A) 423−⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦. (B) 323−⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦. (C) 123⎡⎤⎢⎥−⎢⎥⎢⎥⎣⎦. (D)323⎡⎤⎢⎥−⎢⎥⎢⎥⎣⎦.第2页（共 3 页）二、填空题：7～12小题，每小题3分，共18分．7. 设矩阵12111001101222,010,010*********⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥===⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦A P P ，则202012___.=P AP 8. 设三阶矩阵()123,,A ααα=，其中i α为三维列向量，1,2,3i =.且1A =−，则行列式1231,2,3_______.+αααα=9. 设A 是43⨯矩阵，且()2=R A ，而123012001⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦B ，则()_______.=R AB 10. 若三阶矩阵A 与B 相似，矩阵A 的特征值为111,,234，则行列式1_______.B E −−=11. 已知实二次型2221231231213(,,)222f x x x x x x tx x x x ++++=是正定二次型，则参数t 的取值范围为 ．12. 线性空间3R 中基()T TT123111,0,0,0,,0,0,0,23βββ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭到基1α=()()()T T T231,0,0,1,1,0,1,1,1αα==的过渡矩阵为 .三、解答题：13～19小题，共64分．解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤．13.（本题满分8分）计算行列式1111210030104001的值.第3页（共 3 页）14.（本题满分8分）设三阶方阵,A B 满足关系式16−=+A BA A BA ，若10031041007⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦A ，求B . 15.（本题满分10分）求向量组()T 11,3,2,0α=，()T 27,0,14,3α=，()T 32,1,0,1α=−，()T45,1,6,2α= ，()T52,1,4,1α=−的秩和一个极大无关组，并将其余向量用该极大无关组线性表示. 16.（本题满分8分）设矩阵1335366−⎡⎤⎢⎥=−⎢⎥⎢⎥−⎣⎦A a b 有二重特征值2λ−=，并且A 可相似对角化，求,a b 的值. 17.（本题满分6分）设12,αα分别是矩阵A 对应于特征值12,λλ的特征向量，而12λλ≠，证明：12αα+不能是A 的特征向量.18．（本题满分12分） 已知向量组1231211,1,2,14510a =b αααβ−−⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥===−⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦求：(1)当,a b 为何值时，β能由123,,ααα唯一线性表示？ (2)当,a b 为何值时，β不能由123,,ααα线性表示？(3)当,a b 为何值时，β能由123,,ααα线性表示，但表示法不唯一，并写出表示式. 19.（本题满分12分）已知实二次型()222123123121323,,222=++−−+f x x x x x x x x x x ax x 经正交变换x Py =可化为标准形22212322=f y +y +by ，求：(1) 常数,a b ；(2) 所用的正交变换矩阵P .。

一.填空题（每小题4分，共16分）。

1.行列式 011101110=D 的值为 2 。

解：23r r D -11101110-展开按1c 21111111112=---=-⨯⨯-+）（）（）（2.向量组 T 1α =（1，2，3，4），T2α =（2，3，4，5），T 3α =（3，4，5，6）的秩为 2 。

解：⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛---⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=111111111321,,654543432321),(122334321r r r r r r T T T ααα ，⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--000000111321,,12334r r r r 所以秩为 2。

3.齐次线性方程组 ⎩⎨⎧=-=+004321x x x x 的基础解系为 。

解：原方程组的等价方程为 ⎩⎨⎧=-=4321x x x x令⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛=⎪⎪⎭⎫⎝⎛10,0142x x 得基础解系⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛1100,00114321x x x x 4.设2=λ是非奇异矩阵A 的一个特征值，则矩阵12)21(-A 必有一个特征值为21 。

解：特征值为 21))2(21(12=⨯-二.选择题（每小题4分，共16分）。

1.排列 )1(123-n n 的逆序数为 C 。

A ．n ； B. 1+n ； C. 1-n ； D. 0。

解：逆序数为11110-=++++n 。

2.设A 、B 、C 为n 阶方阵，且A 可逆，则必成立的是 D 。

A. 若BC AC =，则B A =；B. 若0=BC ，则0=B ；C. 若11--=CA B A ，则C B =；D. 若CA BA =，则C B =。

解：因为A 可逆，D 选项同时右乘1-A ，即得。

3.向量组A 线性相关的充分必要条件是 B 。

A. A 中每个向量都可由组中其余向量线性表示；B. A 中至少有一个向量可由组中其余向量线性表示；C. A 中只有一个向量可由组中其余向量线性表示；D. A 中不包含零向量。

（精选）线性代数课后作业及参考答案《线性代数》作业及参考答案一．单项选择题1.设行列式a aa a11122122=m，a aa a13112321=n，则行列式a a aa a a111213212223++等于（）A. m+nB. -(m+n)C. n-mD. m-n2.设矩阵A=100020003，则A-1等于（）A.130012001B.100120013C. 1 3 00 010 00 1 2D. 1 2 00 10013.设矩阵A=312101214---，A*是A的伴随矩阵，则A *中位于（1，2）的元素是（）A. –6B. 6C. 24.设A是方阵，如有矩阵关系式AB=AC，则必有（）A. A =0B. B≠C时A=0C. A≠0时B=CD. |A|≠0时B=C5.已知3×4矩阵A的行向量组线性无关，则秩（A T）等于（）A. 1B. 2C. 3D. 46.设两个向量组α1，α2，…，αs和β1，β2，…，βs均线性相关，则（）A.有不全为0的数λ1，λ2，…，λs使λ1α1+λ2α2+…+λsαs=0和λ1β1+λ2β2+…λsβs=0B.有不全为0的数λ1，λ2，…，λs使λ1（α1+β1）+λ2（α2+β2）+…+λs（αs+βs）=0C.有不全为0的数λ1，λ2，…，λs使λ1（α1-β1）+λ2（α2-β2）+…+λs（αs-βs）=0D.有不全为0的数λ1，λ2，…，λs和不全为0的数μ1，μ2，…，μs使λ1α1+λ2α2+…+λsαs=0和μ1β1+μ2β2+…+μsβs=07.设矩阵A的秩为r，则A中（）A.所有r-1阶子式都不为0B.所有r-1阶子式全为0C.至少有一个r阶子式不等于0D.所有r阶子式都不为08.设Ax=b是一非齐次线性方程组，η1，η2是其任意2个解，则下列结论错误的是（）A.η1+η2是Ax=0的一个解2η1+12η2是Ax=b的一个解C.η1-η2是Ax=0的一个解D.2η1-η2是Ax=b的一个解9.设n阶方阵A不可逆，则必有（）A.秩(A)<n< bdsfid="226" p=""></n<>B.秩(A)=n-1C.A=0D.方程组Ax=0只有零解10.设A是一个n(≥3)阶方阵，下列陈述中正确的是（）A.如存在数λ和向量α使Aα=λα，则α是A的属于特征值λ的特征向量B.如存在数λ和非零向量α，使(λE-A)α=0，则λ是A的特征值C.A的2个不同的特征值可以有同一个特征向量D.如λ1，λ2，λ3是A的3个互不相同的特征值，α1，α2，α3依次是A的属于λ1，λ2，λ3的特征向量，则α1，α2，α3有可能线性相关11.设λ0是矩阵A的特征方程的3重根，A的属于λ0的线性无关的特征向量的个数为k，则必有（）A. k≤3B. k<3C. k=3D. k>312.设A是正交矩阵，则下列结论错误的是（）A.|A|2必为1B.|A|必为1C.A-1=A TD.A的行（列）向量组是正交单位向量组13.设A是实对称矩阵，C是实可逆矩阵，B=C T AC.则（）A.A与B相似B. A与B不等价C. A与B有相同的特征值D. A与B合同15.设有矩阵Ａｍ×ｎ，Ｂｍ×ｓ，Ｃｓ×ｍ，则下列运算有意义的是（）。

线性代数练习册答案第五章相似矩阵及二次型51内积52方阵的特征值与特征向量一．填空题：1.A 是正交矩阵，则A 1A.2.已知n 阶方阵A 的特征值为12,,,n，则EA12n.3.已知3阶方阵A 的特征值为1,1,2，则232BAA 的特征值为1,5,8；A2；A 的对角元之和为2.4.若0是A 的特征值，则A 不可逆（可逆，不可逆）.5.A 是n 阶方阵，Ad ，则AA 的特征值是,,,d d d （共n 个）.二．用施密特法把下列向量组规范正交化123111(,,)124139解：111,1,1T2122121,61,2,31,1,11,0,13TTT313233122212,,1481211,4,91,1,11,0,1,,32333TT TT 故11111,1,13Tb ，22211,0,12Tb ，33311,2,16Tb .三．求下列矩阵的特征值和特征向量1. 1221A2. 100020012B 解：1. A 的特征多项式为12(3)(1)21A E故A 的特征值为123,1.当13时，解方程30A E x .由2211322rA E:得基础解系111P ，故1(0)kP k是对应于13的全部特征向量. 当21时，解方程0A E x .由22112200rA E :得基础解系211P ，故2(0)kP k是对应于21的全部特征向量.2.B 的特征多项式为210020(1)(2)12B E故B 的特征值为1231,2.当11时，解方程0B E x .由000011010010011rBE :得基础解系1100P ，故1(0)kP k 是对应于11的全部特征向量.当232时，解方程20B E x.由10010*********11rBE :得基础解系201P ，故2(0)kP k 是对应于232的全部特征向量.四．证明下列各题1. x 为n 维列向量，且1Tx x，求证：2THExx 是对称的正交阵.2. 设A 、B 为同阶正交阵，证明：AB 也是正交阵. 证明：1.222TTTTTTTTHExxHExxExxH故H 为对称阵.又224444TTTTT TTTH HE xxExxExxx x x xExxxxE故H 为正交阵.2. 因,A B 为同阶正交阵，故,TTA AE B BE .又TT TT TABAB B A ABB EBB BE ，故AB 为正交阵.五．A 是n 阶方阵，命题P 为：A 的特征值均不为0.请尽量多的列举与P 等价的命题.（如A 可逆.至少列举3个）解：等价命题：1P ：A 的列（行）向量组线性无关2P ：0A3P ：齐次线性方程组0Ax只有0解4P ：A 的秩为n53相似矩阵54实对称矩阵的相似矩阵一．填空题：1.若是A 的特征向量，则1P是1P AP 的特征向量. 2.若A 与B 相似，则AB .3.20000101Ax与2000001B y 相似，则x 0，y 1.4.若是A 的k 重特征根，则必有k 个相应于的线性无关的特征向量，不对（对，不对），若A 是实对称的呢？对（对，不对）.二．多项选择题（选出全部正确的选项，可能不只一个）1.n 阶方阵A 相似于对角矩阵的充分必要条件是A 有n 个（C ）（A ）互不相同的特征值；（B ）互不相同的特征向量；（C ）线性无关的特征向量；（D ）两两正交的特征向量；2.方阵A 与B 相似，则必有（BD ）（A ）E A E B ；（B ）A 与B 有相同的特征值；（C ）A 与B 有相同的特征向量；（D ）A 与B 有相同的秩；3.A 为n 阶实对称矩阵，则（ACD ）（A ）属于不同特征值的特征向量必定正交；（B ）0A ；（C ）A 必定有n 个两两正交的特征向量；（D ）A 的特征值均为实数；三．100021012A，试求一个可逆矩阵P 使得1P AP 为对角阵，并求mA .解：先求A 的特征值和特征向量.2100021(1)(3)12EA故A 的所有特征值为1233,1.当13时，解方程30A E x.2001003011011011rA E :令1011P ，则1P 即为对应于13的特征向量.当231时，解方程0A E x.00000011011011rAE:令2310,101P P ，则23,P P 即为对应于231的特征向量.显然，123,,P P P 线性无关.令123010,,10111PP P P ，则1111003131312211313022mmmmm m P APAP PAPP四．三阶实对称矩阵A 的特征值为0,2,2，又相应于特征值0的特征向量为1111P ，求出相应于2的全部特征向量. 解：因为A 为三阶实对称矩阵，故A 有三个线性无关的特征向量，且对应于不同特征值的特征向量两两正交.已知对应于10的特征向量为1P ，设对应于232的特征向量为23,P P ，则12130,0T TP P P P .即23,P P 为齐次线性方程组10T P x 的两个线性无关的解.由10TP x得1230x x x .令2310,1x x ，则11,1x .取23111,001P P ，则23,P P 即为对应于232的特征向量.令2233k P k P （23,k k 不全为零），则为对应于232的全部特征向量.五．设3阶方阵A 的特征值为1231,0,1，对应的特征向量分别依次为1231222,2,1212P P P ，求A . 解：因为123，故A 可对角化，且123,,所对应的特征向量123,,P P P 线性无关.显然112312323,,,,A P P P P P P ，令123,,PP P P ，故111231102100123122A P PP P.55二次型及其标准形56用配方法化二次型为标准形57正定二次型一．填空题：1. 22(,)22f x y xxy yx 是不是二次型？答：不是.2. 123121323(,,)422f x x x x x x x x x 的秩是3；秩表示标准形中平方项的个数．3．2110100A k k,A 为正定矩阵,则k 满足大于1.二．A 为实对称矩阵，选出全部的A 为正定矩阵的充分必要条件（12346）1.对任意的列向量0x ，0x Ax2.存在可逆方阵C ，使得A C C3.A 的顺序主子式全部大于零4.A 的主子式全部大于零5.A 的行列式大于零6.A 的特征值全部大于零三．212312331001(,,)(,,)3043x f x x x x x x x x 1.求二次型123(,,)f x x x 所对应的矩阵A ；2.求正交变换xPy ，将二次型化为标准形.解：1. 2112312331232123001(,,)(,,)300(,,)34343x x f x x x x x x x x x x x x x x 22212233343xxx x x故二次型123(,,)f x x x 所对应的矩阵100032023A. 2.问题可转化为求正交矩阵P ，将A 化为对角形. 210032(1)(5)23AE故A 的特征值为1231, 5.当121时，解方程0A E x.000011022*******rA E :.令1310,1x x ，得20,1x .取1210,101，则12,即为对应于121的特征向量.显然，12,正交.将12,单位化得121212110,2012P P 当35时，解方程50A E x.4001005022011022rA E :.令31x ，得1201x x .取311，则3即为对应于35的特征向量.将3单位化得3331212P .令123PP P P ，则1115P AP.故123(,,)f x x x 的标准形为2221235y yy .四．已知A 和B 都为n 阶正定矩阵，求证A B 的特征值全部大于零.证明：因为,A B 都为n 阶正定矩阵，则对任意n 维列向量0x，有0,00T T Tx Axx BxxA B x .即A B 是正定矩阵.故A B 的特征值全部大于零. 五．已知A 为n 阶正定矩阵，求证1A E.证明：因为A 为n 阶正定矩阵，则A 的n 个特征值12,,,n全大于零且存在正交矩阵P ，使得112211nnP APAPP .由1122111nnAE P PPPPE P121111nPP ，得121121111111nnA E PP六.求22:1L x xy y围成的面积.解：设二次型22112(,),112x f x y xxy yx yy.令112112A，则A 是对称矩阵且正定.设12,为A 的特征值，可知存在正交矩阵P ，使得112TP APP AP.由0E A，得1213,22.因为正交变换不改变向量的长度，故可用正交变换12z x P z y，使得1221122TT TT X AXZ P APZZ P APZzz ，其中12,z x XZz y.综上可知，经过正交变换后，221213(,)22f x y zz .故L 的面积即为椭圆：221213122zz的面积.面积23S .第五章复习题三、计算题1、设3阶对称阵A 的特征值为6，3，3，与特征值6对应的特征向量为11,1,1Tp ，求A解：因为对称矩阵对应于不同特征值的特征向量是两两正交的，所以求对应于3的特征向量即为求与1,1,1T正交的特征向量。