【考研类试卷】考研数学二(线性方程组、矩阵的特征值与特征向量、二次型)历年真题试卷汇编1及答案解析.doc
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1、考研数学二(线性方程组、矩阵的特征值与特征向量、二次型)历年真题试卷汇编 1 及答案解析(总分:78.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:7,分数:14.00)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( 1 , 2 , 3 , 4 )是 4 阶矩阵,A * 为 A 的伴随矩阵,若(1,0,1,0) T 是线性方程组 Ax:O 的一个基础解系,则 A”x:0 的基础解系可为(分数:2.00)A. 1 , 3 B. 1 , 2 C. 1 , 2 , 3 D. 2 , 3 , 4 3.设有齐次线性方程组 Ax0 和 Ax0,其中 A,B
2、 均为 mn 矩阵,现有 4 个命题: 若 Ax0 的解均是 Ax0 的解,则 r(A)r(B); 若 r(A)r(B),则 Ax0 的解均是 Bx0 的解; 若 Ax0 与Bx0 同解,则 r(A)r(B); 若 r(A)r(B),则 Ax0 与 Bx0 同解 以上命题正确的是(分数:2.00)A.B.C.D.4.设 A 为 4 阶实对称矩阵,且 A 2 A0,若 A 的秩为 3,则 A 与 A 相似于(分数:2.00)A.B.C.D.5.矩阵 (分数:2.00)A.a0,b2B.a0,b 为任意常数C.a2,b0D.a0,b 为任意常数6.设矩阵 (分数:2.00)A.合同,且相似B.合同
3、,但不相似C.不合同,但相似D.既不合同,也不相似7.设 (分数:2.00)A.B.C.D.二、填空题(总题数:5,分数:10.00)8.设方程 (分数:2.00)填空项 1:_9.矩阵 (分数:2.00)填空项 1:_10.设 A 为 n 阶矩阵,A0,A * 为 A 的伴随矩阵,E 为 n 阶单位矩阵若 A 有特征值 ,则(A * ) 2 E 必有特征值 1(分数:2.00)填空项 1:_11.设 3 阶矩阵 A 的特征值是 2,3,若行列式2A48,则 1(分数:2.00)填空项 1:_12.若二次型 f(x 1 ,x 2 ,x 3 )x 1 2 3x 2 2 x 3 2 2x 1 x
4、2 2x 1 x 3 2x 2 x 3 ,则 f 的正惯性指数为 1(分数:2.00)填空项 1:_三、解答题(总题数:27,分数:54.00)13.解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。(分数:2.00)_14.已知平面上三条不同直线的方程分别为 l 1 :ax2by3c0, l 1 :bx2cy3a0, l 1 :cx2ay360 试证这三条直线交于一点的充分必要条件为 abc0(分数:2.00)_15.试问 a 取何值时,该方程组有非零解,并求出其通解(分数:2.00)_16. 取何值时,方程组 (分数:2.00)_17.设 (分数:2.00)_18.已知非齐次线性方程组 (分数
5、:2.00)_19.设 n 元线性方程组 Axb,其中 (分数:2.00)_20.设 (分数:2.00)_21.设 (分数:2.00)_22.设 (分数:2.00)_23.设 (分数:2.00)_24.已知 4 阶方阵 A( 1 , 2 , 3 , 4 ), 1 , 2 , 3 , 4 均为 4 维列向量,其中 2 , 3 , 4 ,线性无关, 1 2 2 3 ,如果 1 2 3 4 ,求线性方程组 Ax 的通解(分数:2.00)_25.已知 1 , 2 , 3 , 4 是线性方程组 Ax0 的一个基础解系,若 1 1 t 2 , 2 2 t 3 , 3 3 t 4 , 4 4 t 1 ,讨论
6、实数 t 满足什么关系时, 1 , 2 , 3 , 4 也是 Ax0 的一个基础解系?(分数:2.00)_26.设线性方程组 (分数:2.00)_27.已知 3 阶矩阵 A 的第一行是(a b c),a,b,c 不全为零,矩阵 B (分数:2.00)_28.已知 (分数:2.00)_29.设矩阵 (分数:2.00)_30.设 ,正交矩阵 Q 使得 Q T AQ 为对角矩阵,若 Q 的第 1 列为 (分数:2.00)_31.设 , 为 3 维列向量, T 为 的转置若矩阵 T 相似于 (分数:2.00)_32.若矩阵 (分数:2.00)_33.设矩阵 (分数:2.00)_34.设 3 阶实对称矩
7、阵 A 的各行元素之和均为 3,向量 1 (1,2,1) T , 2 (0,1,1) T 是线性方程组 Ax0 的两个解 (1)求 A 的特征值与特征向量; (2)求正交矩阵 Q 和对角矩阵 A,使得 Q T AQA(分数:2.00)_35.设 3 阶实对称矩阵 A 的特征值 1 1, 2 2, 3 2, 1 (1,1,1) T 是 A 的属于 1 的一个特征向量,记 BA 5 4A 3 E,其中 E 为 3 阶单位矩阵 (1)验证 1 是矩阵 B 的特征向量,并求 B 的全部特征值与特征向量 (2)求矩阵 B(分数:2.00)_36.设 A 为 3 阶实对称矩阵,A 的秩 r(A)2,且 A
8、 (分数:2.00)_37.设二次型 F(x 1 ,x 2 ,x 3 )ax 1 2 ax 2 2 (a1)x 3 2 2x 1 x 3 2x 2 x 3 (1)求二次型 f 的矩阵的所有特征值; (2)若二次型 f 的规范形为 y 1 2 y 2 2 ,求 a 的值(分数:2.00)_38.已知 (分数:2.00)_39.设二次型 f(x 1 ,x 2 ,x 3 )2(a 1 x 1 a 2 x 2 a 3 x 3 ) 2 (b 1 x 1 b 2 x 2 b 3 x 3 ) 2 ,记 (分数:2.00)_考研数学二(线性方程组、矩阵的特征值与特征向量、二次型)历年真题试卷汇编 1 答案解析
9、(总分:78.00,做题时间:90 分钟)一、选择题(总题数:7,分数:14.00)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( 1 , 2 , 3 , 4 )是 4 阶矩阵,A * 为 A 的伴随矩阵,若(1,0,1,0) T 是线性方程组 Ax:O 的一个基础解系,则 A”x:0 的基础解系可为(分数:2.00)A. 1 , 3 B. 1 , 2 C. 1 , 2 , 3 D. 2 , 3 , 4 解析:解析:详解 因为(1,0,1,0) T 为方程组 Ax0 的一个基础解系,故 r(A)3,r(A * )1 于是 A * x0 的基
10、础解系含线性无关向量个数为 3 又(1,0,1,0) T 为 Ax0 的解,从而 1 3 0 由 A * AAE0 得 1 , 2 , 3 , 4 均为 A * x0 的解 故 2 , 3 , 4 可作为 A * x0 的基础解系故应选(D)3.设有齐次线性方程组 Ax0 和 Ax0,其中 A,B 均为 mn 矩阵,现有 4 个命题: 若 Ax0 的解均是 Ax0 的解,则 r(A)r(B); 若 r(A)r(B),则 Ax0 的解均是 Bx0 的解; 若 Ax0 与Bx0 同解,则 r(A)r(B); 若 r(A)r(B),则 Ax0 与 Bx0 同解 以上命题正确的是(分数:2.00)A.
11、B. C.D.解析:解析:分析 本题也可找反例用排除法进行分析,但和两个命题的反例比较复杂一些,关键是抓住与,迅速排除不正确的选项 详解 若 Ax0 与 Bx0 同解,则 nr(A)nr(B),即 r(A)r(B),命题成立,可排除(A),(C);但反过来,若 r(A)r(B),则不能推出 Ax0 与 Ax0 同解,如4.设 A 为 4 阶实对称矩阵,且 A 2 A0,若 A 的秩为 3,则 A 与 A 相似于(分数:2.00)A.B.C.D. 解析:解析:详解设 为 A 的特征值,由 A 2 A0,知特征方程为 2 0,所以 1 或0 由于 A 为实对称矩阵,故 A 可相似对角化,即 AA,
12、r(A)r(A)3,因此 5.矩阵 (分数:2.00)A.a0,b2B.a0,b 为任意常数 C.a2,b0D.a0,b 为任意常数解析:解析:分析利用结论:两个可对角化的矩阵相似的充:分必要条件是有相同的特征值 详解记矩阵 显然,矩阵 B 的特征值为 2,b,0,而矩阵 A 与 B 相似的充分必要条件是有相同的特征值,所以2EA2513*4a 2 0,得 a0 当 a0 时,由2EAEA 6.设矩阵 (分数:2.00)A.合同,且相似B.合同,但不相似 C.不合同,但相似D.既不合同,也不相似解析:解析:详解 由EA0 得 A 的特征值为 0,3,3,而 B 的特征值为 0,1,1,从而 A
13、 与 B不相似 又 r(A)r(B)2,且 A、B 有相同的正惯性指数,因此 A 与 B 合同故应选(B) 评注 1 若 A 与 B 相似,则AB;r(A)r(B);tr(A)tr(B);A 与 B 有相同的特征值 评注 2若A、B 为实对称矩阵,则 A 与 B 合同7.设 (分数:2.00)A.B.C.D. 解析:解析:分析两个实对称矩阵合同的充要条件是其秩相同且有相同的正惯性指数或者说其正、负特征值的个数分别相同 详解 记 于是 A 与 D 为实对称矩阵,且特征多项式相同,故 A 与 D 相似,从而 A 与 D 合同 评注(1)若 A、B 为实对称矩阵,则 A 与 B 相似二、填空题(总题
14、数:5,分数:10.00)8.设方程 (分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:应填2)解析:解析:分析 先化增广矩阵为阶梯形,再由系数矩阵与增广矩阵的秩相等且小于 3 求 a 详解 利用初等行变换化增广矩阵为阶梯形,有 可见,只有当 a2 时才有 ,对应方程组有无穷多个解 评注 本题也可按下述方式求参数 a:当系数矩阵的行列式不为零时,方程组有唯一解,因此满足题设条件的 a 一定使系数行列式为零,即有9.矩阵 (分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:应填 4)解析:解析:分析 本题属基本题,直接按定义求非零特征值即可 详解 因为 EA 10.设 A 为 n 阶矩
15、阵,A0,A * 为 A 的伴随矩阵,E 为 n 阶单位矩阵若 A 有特征值 ,则(A * ) 2 E 必有特征值 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:应填*)解析:解析:分析 从特征值、特征向量的定义 Axx,x0 进行推导即可 详解 设Axx,x0,则 A 1 x 1 xAA 1 x ,x0 即 ,从而有 E(A * ) 2 Ex ,x0, 可见(A * ) 2 E 必有特征值 11.设 3 阶矩阵 A 的特征值是 2,3,若行列式2A48,则 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:应填1)解析:解析:分析 利用矩阵的行列式的性质和特征值计算对应矩
16、阵的行列式即得 详解 因 A 的特征值的乘积等于A,又 A 为 3 阶矩阵,所以 2A2 3 A2 3 2348, 故 112.若二次型 f(x 1 ,x 2 ,x 3 )x 1 2 3x 2 2 x 3 2 2x 1 x 2 2x 1 x 3 2x 2 x 3 ,则 f 的正惯性指数为 1(分数:2.00)填空项 1:_ (正确答案:正确答案:应填 2)解析:解析:分析正惯性指数就是二次型的标准形中正项的个数,可用特征值或配方法求解。 详解 1二次型 f(x 1 ,x 2 ,x 3 )的矩阵 三、解答题(总题数:27,分数:54.00)13.解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。(分
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- 考研 试卷 数学 线性方程组 矩阵 特征值 特征向量 二次 历年 汇编 答案 解析 DOC

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