【考研类试卷】考研数学二(矩阵的特征值和特征向量)-试卷8及答案解析.doc
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1、考研数学二(矩阵的特征值和特征向量)-试卷 8及答案解析(总分:82.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:11,分数:22.00)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.设矩阵 (分数:2.00)A.1,0,一 2B.1,1,一 3C.3,0,一 2D.2,0,一 33.已知 A是 4阶矩阵,A * 是 A的伴随矩阵,若 A * 的特征值是 1,一 1,2,4,那么不可逆矩阵是( )(分数:2.00)A.AEB.2AEC.A+2ED.A一 4E4.已知 A是 n阶可逆矩阵,那么与 A有相同特征值的矩阵是( )(分数:2.00)A.A T
2、B.A 2C.A -1 D.AE5.已知 a=(1,一 2,3) T 是矩阵 (分数:2.00)A.a=一 2,b=6B.a=2,b=一 6C.a=2,b=6D.a=一 2b=一 66.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) (分数:2.00)A.1个B.2个C.3个D.4个7.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
3、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8.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 一 2A 2 ,那么矩阵 A属于特征值 =一 3的特征向量是( )(分数:2.00)A.B.A+2C.A 2 一 AD.A 2 +2A 一 39.设 A是三阶矩阵,其特征值是 1,3,一 2,相应的特征向量依次是 1 , 2 , 3 ,若 P=( 1 ,2 3 ,一 2 ),则 P 一 1 AP=( )(分数:2.00)A.B.C.D.10.已知 (分数:2.00)A.( 1 ,一 2 , 3 )B.( 1 , 2 +
4、3 , 2 一 2 3 )C.( 1 , 3 , 2 )D.( 1 + 2 , 1 2 , 3 )11.设 A为 n阶可逆矩阵,A 是 A的一个特征值,则 A的伴随矩阵 A * 的特征值之一是( )(分数:2.00)A. 一 1 A n B. 一 1 AC.AD.A二、填空题(总题数:14,分数:28.00)12.设 3阶方阵 A的特征值分别为一 2,1,1,且 B与 A相似,则2B= 1(分数:2.00)填空项 1:_13.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 一 1 一 E= 1(分数:2.00)填空项 1:_14.设 3阶方阵 A的特征值是 1,2,3
5、,它们所对应的特征向量依次为 1 , 2 , 3 ,令 P=(3 3 , 1 ,2 2 ),则 P 一 1 AP= 1(分数:2.00)填空项 1:_15.已知 A有一个特征值一 2,则 B=A 2 +2E必有一个特征值是 1(分数:2.00)填空项 1:_16.设 A是 n阶矩阵,=2 是 A的一个特征值,则 2A 2 一 3A+5E必定有特征值 1(分数:2.00)填空项 1:_17.设 A是 3阶矩阵,且各行元素的和都是 5,则矩阵 A一定有特征值 1(分数:2.00)填空项 1:_18.已知 (分数:2.00)填空项 1:_19.矩阵 (分数:2.00)填空项 1:_20.设 A是 3
6、阶实对称矩阵,特征值分别为 0,1,2,如果特征值 0和 1对应的特征向量分别为 1 =(1,2,1) T , 2 =(1,一 1,1) T ,则特征值 2对应的特征向量是 1(分数:2.00)填空项 1:_21.设 A为 2阶矩阵, 1 , 2 为线性无关的 2维列向量,A 1 =0,A 2 =2 1 + 2 ,则 A的非零特征值为 1(分数:2.00)填空项 1:_22.设 n阶可逆矩阵 A的一个特征值是一 3,则矩阵 (分数:2.00)填空项 1:_23.若 3维列向量 , 满足 T =2,其中 T 为 的转置,则矩阵 T 的非零特征值为 1(分数:2.00)填空项 1:_24.设 =(
7、1,一 1,a) T 是 (分数:2.00)填空项 1:_25.已知矩阵 (分数:2.00)填空项 1:_三、解答题(总题数:14,分数:32.00)26.解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。_27.设三阶实对称矩阵 A的特征值为 1 =一 1, 2 = 3 =1,对应于 1 的特征向量为 (分数:2.00)_28.设矩阵 (分数:2.00)_29.设 3阶方阵 A的特征值为 1 =2, 2 =一 2, 3 =1;对应的特征向量依次为 (分数:2.00)_30.设 A 2 一 3A+2E=O,证明:A 的特征值只能取 1或 2(分数:2.00)_设=(a 1 ,a 2 ,a n )
8、T ,a 1 0,A=aa T ,(分数:4.00)(1).证明 =0 是 A的 n一 1重特征值;(分数:2.00)_(2).求 A的非零特征值及 n个线性无关的特征向量(分数:2.00)_31.已知 (分数:2.00)_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 (分数:4.00)(1).求矩阵 A的特征值;(分数:2.00)_(2).求可逆矩阵 P,使得 P 一 1 AP=A(分数:2.00)_32.设矩阵 A与 B相似,且 (分数:2.00)_33.设 A,B,C
9、是 n阶方阵,满足 r(C)+r(B)=n,(A+E)C=O,B(A T 一 2E)=O证明:AA,并求 A及A(分数:2.00)_设 A,B 是 n阶矩阵,A 有特征值 =1,2,n证明:(分数:4.00)(1).AB和 BA有相同的特征值,且 ABBA;(分数:2.00)_(2).对一般的 n阶矩阵 A,B,是否必有 ABBA?(分数:2.00)_34.已知 A是 3阶实对称矩阵,满足 A 4 +2A 3 +A 2 +2A=O,且秩 r(A)=2,求矩阵 A的全部特征值,并求秩 r(A+E)(分数:2.00)_35.设 A是 3阶矩阵, 1 , 2 , 3 是线性无关的 3维列向量,且 A
10、 1 = 1 一 2 +3 3 ,A 2 =4 1 3 2 +5 3 ,A 3 =0求矩阵 A的特征值和特征向量(分数:2.00)_36.设 A是 n阶矩阵,A=E+xy T ,x 与 y都是 n1矩阵,且 y T x=2,求 A的特征值、特征向量(分数:2.00)_考研数学二(矩阵的特征值和特征向量)-试卷 8答案解析(总分:82.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:11,分数:22.00)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.设矩阵 (分数:2.00)A.1,0,一 2B.1,1,一 3C.3,0,一 2D.2,0,一 3
11、解析:解析:根据特征值的性质: i = ii 现在a ii =1+(一 3)+1=一 1,故可排除选项 C显然,矩阵 A中第 2、3 两列成比例,易知行列式A=0,故 =0 必是 A的特征值,因此可排除选项 B 对于选项 A和选项 D,可以用特殊值法,由于 3.已知 A是 4阶矩阵,A * 是 A的伴随矩阵,若 A * 的特征值是 1,一 1,2,4,那么不可逆矩阵是( )(分数:2.00)A.AEB.2AEC.A+2E D.A一 4E解析:解析:因为 A * 的特征值是 1、一 1、2、4,所以A * =一 8,又因为A * =A n-1 ,即A 3 =一 8,于是A=一 2那么,矩阵 A的
12、特征值是: 因此,AE 的特征值是 4.已知 A是 n阶可逆矩阵,那么与 A有相同特征值的矩阵是( )(分数:2.00)A.A T B.A 2C.A -1 D.AE解析:解析:由于EA T =(E 一 A) T =EA,A 与 A T 有相同的特征多项式,所以 A与 A T 有相同的特征值由 A=A,0 可得到:A 2 = 2 ,A -1 = -1 ,(AE)=(一 1),说明 A 2 、A 一 1 、AE 与 A的特征值是不一样的(但 A的特征向量也是它们的特征向量)所以应选 A5.已知 a=(1,一 2,3) T 是矩阵 (分数:2.00)A.a=一 2,b=6 B.a=2,b=一 6C.
13、a=2,b=6D.a=一 2b=一 6解析:解析:设 是矩阵 A属于特征值 的特征向量,按定义有6.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) (分数:2.00)A.1个B.2个 C.3个D.4个解析:解析:由 A=,0,有 A 2 =A()=A= 2 ,0,即 必是 A 2 属于特征值 2 的特征向量 又 知 必是矩阵 属于特征值 7.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 *
14、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:如果 是 2A的特征向量,即(2A)=,0那么 ,所以 是矩阵 A属于特征值 的特征向量由于(E 一 A)x=0与(E 一 A T )x=0不一定同解,所以 不一定是 A T 的特征向量例如 8.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 一 2A 2 ,那么矩阵 A属于特征值 =一 3的特征向量是( )(分数:2.00)A.B.A+2C.A 2 一 A D.A 2 +2A 一 3解析:解析:因为
15、A 3 +2A 2 一 3A=0故(A+3E)(A 2 一 A)=0=0(A 2 一 A),因为,A,A 2 线性无关,那么必有 A 2 一 A0,所以 A 2 一 A 是矩阵 A+3E属于特征值=0 的特征向量,即矩阵 A属于特征值 =一 3的特征向量所以应选 C9.设 A是三阶矩阵,其特征值是 1,3,一 2,相应的特征向量依次是 1 , 2 , 3 ,若 P=( 1 ,2 3 ,一 2 ),则 P 一 1 AP=( )(分数:2.00)A. B.C.D.解析:解析:由 A 2 =3 2 ,有 A(一 2 )=3(一 2 ),即当 2 是矩阵 A属于特征值 =3 的特征向量时,一 2 仍是
16、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 =一2的特征向量当 P 一 1 AP=A时,P 由 A的特征向量所构成,A 由 A的特征值所构成,且 P与 A的位置是对应一致的,已知矩阵 A的特征值是 1,3,一 2,故对角矩阵 A应当由 1,3,一 2构成,因此排除选项B、C由于 2 3 是属于 =一 2的特征向量,所以一 2在对角矩阵 A中应当是第 2列,所以应选 A10.已知 (分数:2.00)A.( 1 ,一 2 , 3 )B.( 1 , 2 + 3 , 2 一 2 3 )C.( 1 , 3 , 2 )D.( 1 + 2 , 1 2 , 3 ) 解析:解析:若
17、 11.设 A为 n阶可逆矩阵,A 是 A的一个特征值,则 A的伴随矩阵 A * 的特征值之一是( )(分数:2.00)A. 一 1 A n B. 一 1 A C.AD.A解析:解析:设向量 x(x0)是与 对应的特征向量,则由特征值与特征向量的定义有 Ax=Ax 上式两边左乘 A * ,并考虑到 A * A=AE 得 A * Ax=A * (x)即 Ax=A * x,从而 可见 A * 有特征值 二、填空题(总题数:14,分数:28.00)12.设 3阶方阵 A的特征值分别为一 2,1,1,且 B与 A相似,则2B= 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:一 16)解析:
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