kaoyan1basic 线性代数 第9题

教材习题

📝 题目

### 【基础篇】第9题(填空题) 9.已知 $\boldsymbol{A}$ 为2阶方阵,可逆矩阵 $\boldsymbol{P}=[\boldsymbol{\alpha}, \boldsymbol{\beta}]$ 使得 $\boldsymbol{P}^{-1} A \boldsymbol{P}=\left[\begin{array}{ll}1 & 0 \\ 0 & 2\end{array}\right], Q=[\boldsymbol{\beta}, \boldsymbol{\alpha}]$ ,则 $Q^{-1} \boldsymbol{A}^{*} Q=$ $\_\_\_\_$ .

💡 答案解析

**答案**:$\begin{bmatrix} 2 & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix}$ **解析**:步骤1:由$\boldsymbol{P}^{-1}\boldsymbol{A}\boldsymbol{P}=\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 2 \end{bmatrix}$,知$\boldsymbol{A}$的特征值为$1,2$,且$\boldsymbol{\alpha},\boldsymbol{\beta}$为对应特征向量。 步骤2:$\boldsymbol{A}^{*}=|\boldsymbol{A}|\boldsymbol{A}^{-1}$,$|\boldsymbol{A}|=2$,故$\boldsymbol{A}^{*}$的特征值为$\displaystyle \frac{2}{1}=2$和$\displaystyle \frac{2}{2}=1$,对应特征向量仍为$\boldsymbol{\alpha},\boldsymbol{\beta}$。 步骤3:$\boldsymbol{Q}=[\boldsymbol{\beta},\boldsymbol{\alpha}]$,则$\boldsymbol{Q}^{-1}\boldsymbol{A}^{*}\boldsymbol{Q}=\begin{bmatrix} 2 & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix}$。 **难度**:★★★☆☆

📋 详细解题步骤

步骤 1/3
目标:确定矩阵A的特征值和特征向量
由已知条件P^{-1}AP=diag(1,2)可知,A的特征值为1和2,对应的特征向量分别为α和β。
公式:P^{-1}AP = diag(1,2)
提示:注意P的列向量是特征向量,顺序与特征值对应。
步骤 2/3
目标:计算伴随矩阵A*的特征值
A的行列式|A|=1×2=2。A* = |A|A^{-1},因此A*的特征值为|A|/λ,即2/1=2和2/2=1,对应的特征向量仍为α和β。
公式:A* = |A|A^{-1}, 特征值 = |A|/λ
提示:伴随矩阵的特征值与原矩阵特征值的关系。
步骤 3/3
目标:构造矩阵Q并求Q^{-1}A*Q
Q = [β, α],即交换了P的列顺序。由于特征向量顺序改变,对角矩阵的对角元也相应交换,因此Q^{-1}A*Q = diag(2,1)。
公式:Q^{-1}A*Q = diag(2,1)
提示:注意特征向量顺序与特征值顺序的对应关系。

📷 拍照上传批改

拍照上传批改功能已预留入口,后续接入图片上传、OCR识别与AI批改。