【考研类试卷】考研数学一(矩阵的特征值和特征向量)模拟试卷4及答案解析.doc
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1、考研数学一(矩阵的特征值和特征向量)模拟试卷 4 及答案解析(总分:80.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:10,分数:20.00)1.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。(分数:2.00)_2.设 A 是三阶矩阵,其特征值是 1,3,-2,相应的特征向量依次为 1 , 2 , 3 ,若 P=( 1 ,2 3 ,- 2 ),则 P -1 AP=( ) (分数:2.00)A.B.C.D.3.设 A 是 n 阶矩阵,下列命题中正确的是( )(分数:2.00)A.若 是 A T 的特征向量,那么 是 A 的特征向量。B.若 是 A * 的特征向量,那么 是 A 的
2、特征向量。C.若 是 A 2 的特征向量,那么 是 A 的特征向量。D.若 是 2A 的特征向量,那么 是 A 的特征向量。4.设 1 , 2 是矩阵 A 的两个不同的特征值,对应的特征向量分别为 1 , 2 ,则 1 ,A( 2 + 2 )线性无关的充分必要条件是( )(分数:2.00)A. 1 0。B. 2 0。C. 1 =0。D. 2 =0。5.若 n 阶可逆矩阵 A 的属于特征值 的特征向量是 ,则在下列矩阵中, 不是其特征向量的是( )(分数:2.00)A.(A+E) 2 。B.-3A。C.A * 。D.A T 。6.已知三阶矩阵 A 与三维非零列向量 ,若向量组 ,A,A 2 线性
3、无关,而 A 3 =3A-2A 2 ,那么矩阵 A 属于特征值 =-3 的特征向量是( )(分数:2.00)A.。B.A+2。C.A 2 -A。D.A 2 +2A-3。7.设 A 是 n 阶矩阵,P 是 n 阶可逆矩阵,n 维列向量 是矩阵 A 的属于特征值 的特征向量,那么在下列矩阵中, (1)A 2 。(2)P -1 AP。 (3)A T 。(4)E- (分数:2.00)A.1 个。B.2 个。C.3 个。D.4 个。8.已知矩阵 则与 A 相似的矩阵是( ) (分数:2.00)A.B.C.D.9.设 A 为 n 阶方阵,且 A k =O(k 为正整数),则( )(分数:2.00)A.A=
4、O。B.A 有一个不为 0 的特征值。C.A 的特征值全为 0。D.A 有 n 个线性无关的特征向量。10.已知 1 =(-1,1,t,4) T , 2 =(-2,1,5,t) T , 3 =(t,2,10,1) T 分别是四阶方阵 A的三个不同的特征值对应的特征向量,则( )(分数:2.00)A.t5。B.t-4。C.t-3。D.t-3 且 t-4。二、填空题(总题数:11,分数:22.00)11.设 A 为 n 阶实对称矩阵,且 A 2 =A,R(A)=r,则 A 的全部特征值为 1,行列式2E-3A= 2。(分数:2.00)填空项 1:_12.设矩阵 A= (分数:2.00)填空项 1:
5、_13.已知 A 是三阶实对称矩阵,特征值是 1,3,-2,其中 1 =(1,2,-2) T , 2 =(4,-1,a) T 分别是属于特征值 =1 与 =3 的特征向量,那么矩阵 A 属于特征值 =-2 的特征向量是 1。(分数:2.00)填空项 1:_14.设 3 阶矩阵 A 的特征值分别为 1,2,2,E 为 3 阶单位矩阵,则4A -1 -E= 1。(分数:2.00)填空项 1:_15.已知向量 = 是矩阵 A= (分数:2.00)填空项 1:_16.设 4 阶矩阵 A 和 B 相似,如果 B * 的特征值是 1,-1,2,4,则A * = 1。(分数:2.00)填空项 1:_17.设
6、 =(1,-1,a) T ,=(1,a,2) T ,A=E+ T ,且 =3 是矩阵 A 的特征值,则矩阵 A 属于特征值 =3 的特征向量是 1。(分数:2.00)填空项 1:_18.设 3 阶矩阵 (分数:2.00)填空项 1:_19.设 4 阶方阵 (分数:2.00)填空项 1:_填空项 1:_20.已知矩阵 A= (分数:2.00)填空项 1:_21.设 3 阶矩阵 A 与 B 相似,且3E+2A=0,3E+B=E-2B=0,则行列式A的代数余子式 A 11 +A 22 +A 33 = 1。(分数:2.00)填空项 1:_三、解答题(总题数:19,分数:38.00)22.解答题解答应写
7、出文字说明、证明过程或演算步骤。(分数:2.00)_23.设 A= (分数:2.00)_24.设 A= (分数:2.00)_25.设 n 阶矩阵 A 满足 A 2 +2A 2 =O,证明矩阵 A+E 可逆。(分数:2.00)_26.设 1 , 2 是矩阵 A 属于不同特征值的特征向量,证明 1 + 2 不是矩阵 A 的特征向量。(分数:2.00)_27.三阶矩阵 A 满足 A i =i i (i=1,2,3),其中列向量 1 =(1,2,2) T , 2 =(2,-2,1) T , 3 =(-2,-1,2) T ,试求矩阵 A。(分数:2.00)_28.判断矩阵 A= (分数:2.00)_29
8、.设 A 为 3 阶矩阵, 1 , 2 , 3 是线性无关的 3 维列向量,且满足 A 1 = 1 + 2 + 3 ,A 2 =2 2 + 3 ,A 3 =2 2 +3 3 。 ()求矩阵 B 使得 A( 1 , 2 , 3 )=( 1 , 2 , 3 )B; ()求矩阵 A 的特征值; ()求可逆矩阵 P 使得 P -1 AP 为对角矩阵。(分数:2.00)_30.设 A= (分数:2.00)_31.某试验性生产线每年一月份进行熟练工与非熟练工的人数统计,然后将 熟练工支援其他生产部门,其缺额由新招收的非熟练工补齐。新、老非熟练工经过培训及实践至年终考核有 成为熟练工。设第 n 年一月份统计
9、的熟练工和非熟练工所占百分比分别为 x n 和 y n ,记成 n = ()求 n+1 与 n 的关系式,并写成矩阵形式: n+1 =A n ; ()求矩阵 A 的特征值与特征向量; ()若 0 = (分数:2.00)_32.设 3 阶实对称矩阵 A 的秩为 2, 1 = 2 =6 是 A 的二重特征值。若 1 =(1,1,0) T , 2 =(2,1,1) T , 3 =(-1,2,-3) T 都是 A 的属于特征值 6 的特征向量。求 A 的另一个特征值和对应的特征向量。(分数:2.00)_33.设 A 为 3 阶实对称矩阵,A 的秩为 2,且 (分数:2.00)_34.已知矩阵 A= (
10、分数:2.00)_35.设 A 为三阶矩阵,且 A i =i i (i=1,2,3),其中 1 = , 2 = , 3 = (分数:2.00)_36.设 A 为正交矩阵,证明:()A=1;()若A=-1,则E+A=0。(分数:2.00)_37.设 A= (分数:2.00)_38.设矩阵 A 与 B 相似,且 ()求 a,b 的值; ()求可逆矩阵 P,使 P -1 AP=B。(分数:2.00)_39.在某国,每年有比例为 p 的农村居民移居城镇,有比例为 q 的城镇居民移居农村。假设该国总人口数不变,且上述人口迁移的规律也不变。把 n 年后农村人口和城镇人口占总人口的比例依次记为 x n 和
11、y n (x n +y n =1)。 ()求关系式 中的矩阵 A; ()设目前农村人口与城镇人口相等,即 (分数:2.00)_40.已知矩阵 A= (分数:2.00)_考研数学一(矩阵的特征值和特征向量)模拟试卷 4 答案解析(总分:80.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:10,分数:20.00)1.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。(分数:2.00)_解析:2.设 A 是三阶矩阵,其特征值是 1,3,-2,相应的特征向量依次为 1 , 2 , 3 ,若 P=( 1 ,2 3 ,- 2 ),则 P -1 AP=( ) (分数:2.00)A. B.C.D.解
12、析:解析:由题意得,A 2 =3 2 ,因此有 A(- 2 )=3(- 2 ),即当 2 是矩阵 A 属于特征值=3 的特征向量时,- 2 仍是矩阵 A 属于特征值 =3 的特征向量。同理 2 3 仍是矩阵 A 属于特征值=-2 的特征向量。 当 P -1 AP= 时,P 由 A 的特征向量所构成, 由 A 的特征值所构成,且 P 的列向量与 对角线上的元素的位置是一一对应的。因为已知矩阵 A 的特征值是 1,3,-2,故对角矩阵 对角线上元素应当由 1,3,-2 构成,因此排除(B)、(C)。 由于 2 3 是属于 =-2 的特征向量,所以-2在对角矩阵 中应当是第 2 列第 2 行的元素,
13、故应选(A)。3.设 A 是 n 阶矩阵,下列命题中正确的是( )(分数:2.00)A.若 是 A T 的特征向量,那么 是 A 的特征向量。B.若 是 A * 的特征向量,那么 是 A 的特征向量。C.若 是 A 2 的特征向量,那么 是 A 的特征向量。D.若 是 2A 的特征向量,那么 是 A 的特征向量。 解析:解析:若 是 2A 的特征向量,即(2A)=,0。那么 A= ,所以 是矩阵 A属于特征值 的特征向量,故(D)正确。 由于(E-A)x=0 与(E-A T )x=0 不一定同解,所以口不一定同时是 A T 和 A 的特征向量。 例如 4.设 1 , 2 是矩阵 A 的两个不同
14、的特征值,对应的特征向量分别为 1 , 2 ,则 1 ,A( 2 + 2 )线性无关的充分必要条件是( )(分数:2.00)A. 1 0。B. 2 0。 C. 1 =0。D. 2 =0。解析:解析:设 k 1 1 +k 2 A( 1 + 2 )=0,由题设条件得(k 1 + 1 k 2 ) 1 + 2 k 2 2 =0,由于 1 , 2 是属于 A 的不同特征值的特征向量,故 1 , 2 线性无关,从而 所以, 1 ,A( 1 + 2 )线性无关 k 1 =k 2 =0 行列式 5.若 n 阶可逆矩阵 A 的属于特征值 的特征向量是 ,则在下列矩阵中, 不是其特征向量的是( )(分数:2.00
15、)A.(A+E) 2 。B.-3A。C.A * 。D.A T 。 解析:解析:由题意 A=,所以 (A+E) 2 =(A 2 +2A+E)=( 2 +2+1)=(+1) 2 , 且 -3A=-3,A * =AA -1 = 6.已知三阶矩阵 A 与三维非零列向量 ,若向量组 ,A,A 2 线性无关,而 A 3 =3A-2A 2 ,那么矩阵 A 属于特征值 =-3 的特征向量是( )(分数:2.00)A.。B.A+2。C.A 2 -A。 D.A 2 +2A-3。解析:解析:由已知 A 3 +2A 2 -3A=0,即有 (A+3E)(A 2 -A)=0=O(A 2 -A)。 因为,A,A 2 线性无
16、关,那么必有 A 2 -Aa0,所以,A 2 -A 是矩阵 A+3E 属于特征值 =0 的特征向量,亦即矩阵 A 属于特征值 =-3 的特征向量。所以应选(C)。7.设 A 是 n 阶矩阵,P 是 n 阶可逆矩阵,n 维列向量 是矩阵 A 的属于特征值 的特征向量,那么在下列矩阵中, (1)A 2 。(2)P -1 AP。 (3)A T 。(4)E- (分数:2.00)A.1 个。B.2 个。 C.3 个。D.4 个。解析:解析:由题意 A=,0,于是有 A 2 =A()=A= 2 ,0,即 必是 A 2 属于特征值 2 的特征向量。 又 (E- A)=- A=(1- ),0, 知 必是矩阵
17、E- A 属于特征值 1- 8.已知矩阵 则与 A 相似的矩阵是( ) (分数:2.00)A.B. C.D.解析:解析:对于(B)选项中的矩阵 B,有9.设 A 为 n 阶方阵,且 A k =O(k 为正整数),则( )(分数:2.00)A.A=O。B.A 有一个不为 0 的特征值。C.A 的特征值全为 0。 D.A 有 n 个线性无关的特征向量。解析:解析:设 是 A 的一个特征值,则 k 是 A k 的特征值。因为 A k =O,且零矩阵的特征值只能是零,所以 A k 的全部特征值应为 0,从而 k =0,故 =0。故选(C)。10.已知 1 =(-1,1,t,4) T , 2 =(-2,
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