kaoyan1basic 线性代数 第5题

教材习题

📝 题目

### 【基础篇】第5题(选择题) 5.设 $\boldsymbol{A}, \boldsymbol{P}$ 都是 $n$ 阶可逆矩阵,$\lambda, \xi$ 分别是 $\boldsymbol{A}$ 的特征值和对应的特征向量,则 $\boldsymbol{P}^{-1} \boldsymbol{A}^{*} \boldsymbol{P}$ 的特征值和对应的特征向量分别是( )。 (A)$\displaystyle \frac{|\boldsymbol{A}|}{\lambda}, \boldsymbol{P}^{-1} \xi$ (B)$\displaystyle \frac{|\boldsymbol{A}|}{\lambda}, \boldsymbol{\xi}$ (C)$\displaystyle \frac{1}{\lambda}, P \xi$ (D)$\displaystyle \frac{1}{\lambda}, \boldsymbol{P}^{-1} \boldsymbol{\xi}$

💡 答案解析

**答案**:A **解析**:步骤1:由$A\xi=\lambda\xi$,且$A$可逆,则$\lambda\neq0$,$A^*=|A|A^{-1}$。 步骤2:$\displaystyle A^*\xi=|A|A^{-1}\xi=|A|\cdot\frac{1}{\lambda}\xi=\frac{|A|}{\lambda}\xi$,故$\displaystyle \frac{|A|}{\lambda}$是$A^*$的特征值,$\xi$是对应特征向量。 步骤3:$P^{-1}A^*P$的特征值与$A^*$相同,特征向量为$P^{-1}\xi$(因为$\displaystyle P^{-1}A^*P(P^{-1}\xi)=P^{-1}A^*\xi=P^{-1}(\frac{|A|}{\lambda}\xi)=\frac{|A|}{\lambda}(P^{-1}\xi)$)。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/2
目标:由已知条件推导A*的特征值和特征向量
已知Aξ=λξ,且A可逆,则λ≠0。由A*=|A|A^{-1},得A*ξ=|A|A^{-1}ξ=|A|·(1/λ)ξ=(|A|/λ)ξ,所以|A|/λ是A*的特征值,ξ是对应特征向量。
公式:A* = |A|A^{-1}, A^{-1}ξ = (1/λ)ξ
提示:注意A可逆保证λ≠0,且A*与A^{-1}的关系。
步骤 2/2
目标:求P^{-1}A*P的特征值和特征向量
由于相似矩阵有相同特征值,P^{-1}A*P与A*的特征值相同,均为|A|/λ。对于特征向量,设P^{-1}A*P(P^{-1}ξ)=P^{-1}A*ξ=P^{-1}((|A|/λ)ξ)=(|A|/λ)(P^{-1}ξ),所以特征向量为P^{-1}ξ。
公式:P^{-1}A*P (P^{-1}ξ) = (|A|/λ)(P^{-1}ξ)
提示:相似变换下特征向量需左乘P^{-1}。

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