[考研类试卷]考研数学二(矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化)模拟试卷1及答案与解析.doc
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1、考研数学二(矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化)模拟试卷 1 及答案与解析一、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 A 为 n 阶实对称矩阵,P 是 n 阶可逆矩阵,已知 n 维列向量 是 A 的属于特征值 的特征向量,则矩阵(P 一 1AP)T 属于特征值 的特征向量是( )(A)P 一 1(B) PT(C) P(D)(P 一 1)T2 已知 的特征向量,则( )(A)a= 一 2,b=6(B) a=2,b=一 6(C) a=一 2,b=一 6(D)a=2 ,b=63 设矩阵 有 3 个线性无关的特征向量,则 a,b 应满足的条件为( )(A)a=b=1(B
2、) a=b=一 1(C) ab(D)a+b=04 设矩阵 已知矩阵 A 相似于 B,则秩 r(A-2E)+r(A-E)=( )(A)2(B) 3(C) 4(D)55 设 3 阶矩阵 A 的特征值为 1=1, 2=0, 3=一 1,对应的特征向量分别为1,2,3,记 P=(3, 2, 1),则 P 一 1AP=( )(A)(B)(C)(D)6 已知矩阵 则与 A 相似的矩阵是( )(A)(B)(C)(D)二、填空题7 设 A 为 n 阶矩阵,A0,A *为 A 的伴随矩阵层为 n 阶单位矩阵,若 A 有特征值 ,则(A *)2+E 必有特征值_8 设 n 阶矩阵 A 的每行元素之和为 a,则 A
3、3+3A2+2A+E 必有特征值_.9 若 4 阶矩阵 A 与 B 相似,矩阵 A 的特征值为 见行列式B -1 一E=_.10 已知向量 的逆矩阵的特征向量,则 k=_.11 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=21+2,则A 的非零特征值为_.12 设 3 维列向量 , 满足 T=2,则 BT 的非零特征值为_13 设 3 阶方阵 A=(1,2,3)的 3 个特征值各不相同,且 3 维列向量 1,2,3 满足1=2+23,则 r(A)=_.14 设 A=(aij)33=(bij)33,且 A 相似于 B,A 的特征值为 1,2,3则 B 的伴
4、随矩阵B*的迹 trB*=_15 设 3 阶矩阵 只有一个线性无关的特征向量,则 t=_16 设 A 为 n 阶可逆矩阵,A *为 A 的伴随矩阵,则矩阵 AA*的全部特征值为_,特征向量为_.17 设 1, 2 是 n 阶实对称矩阵 A 的两个不同特征值, 1 是属于 1 的单位特征向量,则矩阵 A1111 必有两个特征值是_三、解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。18 设矩阵 求 B+2E 的特征值与特征向量,其中A*为 A 的伴随矩阵,E 为 3 阶单位矩阵18 设向量 =(a1,a 2,a n)T,=(b 1,b 2,b n)T 都是非零向量,且满足条件T=0记 n 阶矩阵
5、A=T,试求:19 A2;20 矩阵 A 的特征值和特征向量21 设矩阵 是矩阵 A*的一个特征向量, 是 对应的特征值,其中 A*是矩阵 A 的伴随矩阵试求 a,b 和 的值22 设矩阵 其行列式A=一 1,又 A 的伴随矩阵 A*有一个特征值 0,A *的属于 0 的一个特征向量为 =(一 1,一 1,1) T,求 a,b,c 和 0 的值23 设 3 阶矩阵 A 满足 A23A+2E=O,且A=2 ,求矩阵 A 的全部特征值24 设 A=E+T,其中 =(1,2,3)T,且 T=2,求 A 的特征值和特征向量25 设 n 阶矩阵 (1)求 A 的特征值和特征向量; (2)求可逆矩阵 P,
6、使得 P 一 1AP 为对角矩阵26 若矩阵 相似于对角矩阵 A,试确定常数 的值;并求可逆矩阵 P,使 P 一 1AP=A27 设矩阵 问当 k 为何值时,存在可逆矩阵 P,使得 P 一 1AP 为对角矩阵?并求出 P 和相应的对角矩阵28 设矩阵 已知 A 有 3 个线性无关的特征向量, =2 是 A 的二重特征值试求可逆矩阵 P,使得 P 一 1AP 为对角形矩阵29 设矩阵 的特征方程有一个二重根,求 a 的值,并讨论 A 是否可相似对角化29 设矩阵 A 与 B 相似,且30 求 a,b 的值;31 求可逆矩阵 P,使 P 一 1AP=B32 已知 的一个特征向量(1)试确定参数 a
7、,b 及特征向量 所对应的特征值;(2) 问 A 能否相似于对角阵? 说明理由考研数学二(矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化)模拟试卷 1 答案与解析一、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 【正确答案】 B【试题解析】 本题考查矩阵的特征值与特征向量的概念及性质由于(P 一 1AP)P=PAT(P-1)TPT=PTA(PT)-1PT=PTA=PT=PT 由特征值与特征向量的定义知(P 一 1AP)T 属于特征值 A 的特征向量为 PT 因而应选 B【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化2 【正确答案】 A【试题解析】 本题考查特征值与特征向量的概
8、念,用定义 Ax=x 直接求得由特征值与特征向量定义得 即 =一 4,一2=10+a,3=一 2b,故 a=一 2,b=6 【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化3 【正确答案】 D【试题解析】 本题考查用 A 的特征方程E-A=0 求特征值和 A 的 k 重特征值对应 k 个线性无关的特征向量的充要条件是 r(AkE)=n 一 k由 A 的特征方程得 A 的特征值为1=2=1, 3=一 1,由于对应于不同特征值所对应的特征向量线性无关,所以当 A有 3 个线性无关的特征向量时,对应于特征值 1=2=1 应有两个线性无关的特征向量,从而 r(BA)=1,由 知,只有 a+b=0
9、 时,r(EA)=1,此时 A 有 3 个线性无关的特征向量,故应选 D【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化4 【正确答案】 C【试题解析】 本题考查相似矩阵的定义和性质以及矩阵的秩因 A 相似于 B,所以存在可逆矩阵 P,使 A=PBP 一 1从而 r(A 一 2E)+r(AE)=r(P 一 1BP 一 2E)+r(P 一 1BP-E)=rP 一 1(B 一 2E)P+rP 一 1(BE)P=r(B 一 2E)+r(BE)故选 C【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化5 【正确答案】 C【试题解析】 本题考查相似对角矩阵的概念注意相似变换矩阵 P 的列的顺序
10、与其对应的特征值构成的对角矩阵 A 的列的顺序相同由于A1=11,A 2=02,A 3=(-1)3,所以又由于1,2,3 是不同的特征值对应的特征向量,所以 1,2,3 线性无关,从而P=(3,2,1)可逆故【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化6 【正确答案】 B【试题解析】 本题考查矩阵 B 相似于对角矩阵 A 的充分必要条件是对于 B 的 k 重特征值 k,则有 r(kE-B)=nk显然 于是r(E 一 B)=1故 B 相似于 A【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化二、填空题7 【正确答案】 【试题解析】 本题主要考查 A 的特征值和与 A 有关的矩阵的
11、特征值之间的关系,要求考生掌握若 是 A 的特征值,则 是 A*(A 的伴随矩阵)的特征值,()是(A)的特征值其中 (A)是 A 的多项式矩阵,()是 的多项式由于 是 A 的特征值,所以 是 A*的特征值从而(A *)2+E 必有特征值【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化8 【正确答案】 a 3+3a3+2a+1【试题解析】 本题考查矩阵 A 的特征值的概念,若 是 A 的特征值,则 的多项式也是 A 的多项式矩阵的特征值由于 根据矩阵特征值与特征向量的概念知 a 是 A 的一个特征值,从而 a3+3a2+2a+1 必是A3+3A2+2A+E 的特征值【知识模块】 矩阵的
12、特征值和特征向量及方阵的相似对角化9 【正确答案】 24【试题解析】 本题考查相似矩阵的性质、特征值的概念、性质及公式由矩阵 A与 B 相似,知 A 与 B 有相同的特征值,因此 B 的特征值也为 易知 B 一1 的特征值为 2,3,4,5,而 B 一 1 一 E 的特征值为 1,2,3,4,故B 一 1 一E=1234=24【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化10 【正确答案】 1 或一 2【试题解析】 本题考查 A 与 A 一 1 的特征值、特征向量的关系设 是 A 一 1 的对应于 的特征值,则 A 一 1=,即 =A,亦即于是,k=1 或一 2 时, 是 A 一 1
13、的特征向量【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化11 【正确答案】 1【试题解析】 本题考查矩阵特征值与特征向量的概念,相似矩阵的概念,矩阵与列向量组的关系由于 A(1, 2)=(A1,A 2)=(021+2) 令则有 AP=PB,由于 1, 2 线性无关,从而 P=(1, 2)可逆,于是 P 一 1AP=B,再由 得 =0,1,故 A 的非零特征值为 1【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化12 【正确答案】 2【试题解析】 本题考查特征值与特征向量的概念,用特征值与特征向量的定义求抽象矩阵的特征值因为 T=2,所以( T)=2,由定义得 2 是 T 的一个特
14、征值,故应填 2【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化13 【正确答案】 2【试题解析】 本题考查矩阵特征值的性质:A 不可逆,则 A 必有零特征值由于1=2+23,所以 1,2,3 线性相关,从而 A 不可逆,故 0 是 A 的一个特征值,又由于 A 的 3 个特征值各不相同,则 A 的另两个特征值必不为零,且 A 可相似对角矩阵,此对角矩阵主对线上元素是 A 的 3 个特征值,因此对角矩阵的秩为 2,从而r(A)=2【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化14 【正确答案】 11【试题解析】 本题考查矩阵迹的概念和特征值的性质由于 A 相似于 B,所以 B的特
15、征值为 1,2,3从而B=123=6,于是得 B*的特征值为 故trB*=6+3+2=11故应填 11【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化15 【正确答案】 一 2【试题解析】 本题考查矩阵重特征值的重数与其对应线性无关特征向量的个数的关系由于矩阵 A 只有一个线性无关的特征向量,所以矩阵 A 有 3 重特征值,设 是 A 的特征值所以有 3=42+1,从而 =1于是得 t=一 2故应填一 2【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化16 【正确答案】 特征值为 =A,特征向量 k1e1+k2e2+knen,其中k1,k2,,k n 为 Rn 的标准正交基,k 1
16、,k2,,k n 是不同时为零的任意常数【试题解析】 本题考查特征值与特征向量的概念和求法由于矩阵 A 可逆,故A0,又因为 AA*=AE,即得AA *一A E=0,因此矩阵 AA*的全部特征值为 =A,是 n 重特征值对于 =A ,EAA *=A EAE=O ,显然任何一个非零的 n 维向量都是方程组(E 一 AA*)x=0 的非零解,从而矩阵 AA*的属于 =A的特征向量为 k1e1+k2e2+knen,其中e1,e 2,e n 为 Rn 中的标准正交基, k1,k2,,k n 是不同时为零的任意常数【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量及方阵的相似对角化17 【正确答案】 0, 2【试题解
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