[考研类试卷]考研数学二(矩阵的特征值和特征向量)模拟试卷3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)模拟试卷 3 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 设矩阵 那么矩阵 A 的三个特征值是 ( )(A)1,0,一 2(B) 1,1,一 3(C) 3,0,一 2(D)2,0,一 32 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( )(A)AE(B) 2AE(C) A+2E(D)A 一 4E3 已知 A 是 n 阶可逆矩阵,那么与 A 有相同特征值的矩阵是( )(A)A T(B) A2(C) A-1(D)AE 4 已知 a=(1,一 2,3) T 是矩阵
2、的特征向量,则 ( )(A)a= 一 2,b=6(B) a=2,b=一 6(C) a=2,b=6(D)a= 一 2b=一 65 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 -1AP(3)A T(4) 肯定是其特征向量的矩阵共有( )(A)1 个(B) 2 个(C) 3 个(D)4 个6 设 A 是 n 阶矩阵,下列命题中正确的是( )(A)若 是 AT 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 A2 的特征向量,那么 是 A 的特征向量(D
3、)若 是 2A 的特征向量,那么 是 A 的特征向量7 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A3=3A 一 2A2,那么矩阵 A 属于特征值 =一 3 的特征向量是( )(A)(B) A+2(C) A2 一 A(D)A 2+2A 一 38 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 1AP=( )(A)(B)(C)(D)9 已知 1 是矩阵 A 属于特征值 =1 的特征向量, 2 与 3 是矩阵A 属于特征值 =5 的特征向量,那么矩阵 P 不能是( )(A)( 1,一 2,
4、3)(B) (1, 2+3, 2 一 23)(C) (1, 3, 2)(D)( 1+2, 12, 3)10 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( )(A) 一 1A n(B) 一 1A(C) A(D)A二、填空题11 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 =_12 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=_13 设 3 阶方阵 A 的特征值是 1,2,3,它们所对应的特征向量依次为 1,2,3,令P=(33, 1,2 2),则 P 一 1AP
5、=_14 已知 A 有一个特征值一 2,则 B=A2+2E 必有一个特征值是_15 设 A 是 n 阶矩阵,=2 是 A 的一个特征值,则 2A2 一 3A+5E 必定有特征值_16 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_17 已知 A*是 A 的伴随矩阵,那么 A*的特征值是_18 矩阵 的三个特征值分别为_19 设 A 是 3 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_20 设 A 为 2 阶矩阵, 1, 2 为线性无关的
6、2 维列向量,A 1=0,A 2=21+2,则A 的非零特征值为_21 设 n 阶可逆矩阵 A 的一个特征值是一 3,则矩阵 必有一个特征值为_22 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_23 设 =(1,一 1,a) T 是 的伴随矩阵 A*的特征向量,其中 r(A*)=3,则 a=_24 已知矩阵 的特征值的和为 3,特征值的乘积是一 24,则b=_三、解答题解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤。25 设三阶实对称矩阵 A 的特征值为 1=一 1, 2=3=1,对应于 1 的特征向量为求 A26 设矩阵 求 B+2E 的特征值与特征向量,其
7、中 A*为 A 的伴随矩阵,E 为 3 阶单位矩阵27 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求 A28 设 A2 一 3A+2E=O,证明:A 的特征值只能取 1 或 228 设=(a 1,a 2,a n)T,a 10,A=aa T,29 证明 =0 是 A 的 n 一 1 重特征值;30 求 A 的非零特征值及 n 个线性无关的特征向量31 已知 是 n 阶矩阵,求 A 的特征值、特征向量,并求可逆矩阵 P,使 P 一 1AP=A31 设 A 为 3 阶矩阵, 1,2,3 是线性无关的 3 维列向量,且满足A1=1+2+3,A 2=22+3,A
8、 3=22+3332 求矩阵 A 的特征值;33 求可逆矩阵 P,使得 P 一 1AP=A34 设矩阵 A 与 B 相似,且 求可逆矩阵 P,使得P 一 1AP=B35 设 A,B,C 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A35 设 A,B 是 n 阶矩阵,A 有特征值 =1,2,n证明:36 AB 和 BA 有相同的特征值,且 ABBA;37 对一般的 n 阶矩阵 A,B,是否必有 ABBA?38 已知 A 是 3 阶实对称矩阵,满足 A4+2A3+A2+2A=O,且秩 r(A)=2,求矩阵 A 的全部特征值,并求
9、秩 r(A+E)39 设 A 是 3 阶矩阵, 1,2,3 是线性无关的 3 维列向量,且 A1=1 一2+33,A 2=4132+53,A 3=0求矩阵 A 的特征值和特征向量40 设 A 是 n 阶矩阵,A=E+xy T,x 与 y 都是 n1 矩阵,且 yTx=2,求 A 的特征值、特征向量考研数学二(矩阵的特征值和特征向量)模拟试卷 3 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】 D【试题解析】 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
10、,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,由于说明 =1 不是 A 矩阵的特征值故可排除选项 A所以应选 D【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量2 【正确答案】 C【试题解析】 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 的特征值是:因此,AE 的特征值是 因为特征值非 0,故矩阵 AE 可逆同理可知矩阵 A+2E 的特征值中含有 0,所以矩阵 A+2E 不可逆所以应选 C【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量3 【正确答案】 A【试题解析】 由于E A
11、T= (E 一 A)T=EA ,A 与 AT 有相同的特征多项式,所以 A 与 AT 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 A2、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 A【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量4 【正确答案】 A【试题解析】 设 是矩阵 A 属于特征值 的特征向量,按定义有所以 =一 4,a=一2,b=6,故应选 A【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量5 【正确答案】 B【试题解析】 由 A=,0,有 A2=A()=A=2,0,即 必是 A2 属于特征值 2 的特征向量
12、又 知 必是矩阵属于特征值 的特征向量关于(2)和(3)则不一定成立这是因为 (P 一1AP)(P 一 1A)=P 一 1A=P 一 1,按定义,矩阵 P 一 1AP 的特征向量是 P 一 1因为 P 一 1 与 不一定共线,因此 不一定是 P 一 1AP 的特征向量,即相似矩阵的特征向量是不一样的线性方程组(EA)x=0 与 (E 一 AT)x=0 不一定同解,所以 不一定是第二个方程组的解,即 不一定是 AT 的特征向量所以应选 B【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量6 【正确答案】 D【试题解析】 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
13、量由于(E 一 A)x=0 与(E 一 AT)x=0 不一定同解,所以 不一定是 AT 的特征向量例如 上例还说明当矩阵A 不可逆时,A *的特征向量不一定是 A 的特征向量;A 2 的特征向量也不一定是 A的特征向量所以应选 D【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量7 【正确答案】 C【试题解析】 因为 A3+2A2 一 3A=0故(A+3E)(A 2 一 A)=0=0(A2 一 A),因为 ,A ,A 2 线性无关,那么必有 A2 一 A0,所以 A2 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 C【知识模块】 矩阵的特征值和特
14、征向量8 【正确答案】 A【试题解析】 由 A2=32,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 1AP=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 23 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 A【知识模块】 矩阵的特
15、征值和特征向量9 【正确答案】 D【试题解析】 若 P=(1,2,3),则有 AP=PA即(A1,A2,A3)=(11, 22, 33)可见 i 是矩阵 A 属于特征值 i(i=1,2,3)的特征向量,又因矩阵 P 可逆,因此 1,2,3 线性无关若 是属于特征值 的特征向量,则一 仍是属于特征值 的特征向量,故选项 A 正确若 , 是属于特征值 的特征向量,则 2+3,仍是属于特征值 A 的特征向量本题中, 2,吧是属于 =5 的线性无关的特征向量,故 2+3, 2 一 23 仍是 =5 的特征向量,并且2+3, 2 一 23 线性无关,故选项 B 正确对于选项 C,因为 2, 3 均是 =
16、5 的特征向量,所以 2 与 3 谁在前谁在后均正确故选项 C 正确由于 1, 2 是不同特征值的特征向量,因此 1+2, 1 一 2 不再是矩阵 A 的特征向量,故选项 D错误所以应选 D【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量10 【正确答案】 B【试题解析】 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 所以应选B【知识模块】 矩阵的特征值和特征向量二、填空题11 【正确答案】 一 16【试题解析】 因为相似矩阵有相同的特征向量,矩阵对应的行
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