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简答题

(共两题) (Ⅰ)证明向量组α1,α2,…,αn线性无关。 (Ⅱ)求可逆矩阵P及三角矩阵B,使得P-1AP=B。请给出求解过程。

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答案:

解析:

(Ⅰ)要证明向量组α~1~,α~2~,…,α~n~线性无关,可以通过反证法进行证明。假设存在一组不全为0的数k~i~(i=1,2,…,n),使得这些向量的线性组合为0,即存在k~i~满足k~1~α~1~~+k~2~α~2~~+…+k~n~α~n~~=0。将这个等式两边同时左乘矩阵A,可以得到一系列的等式关系,最终可以得到所有k~i~都为0的结论,这与假设存在不全为0的系数相矛盾,从而证明了向量组线性无关。
(Ⅱ)已知条件说明矩阵A的列向量线性相关,存在可逆矩阵P使得PA的列向量是线性无关的基向量组。又因为对角矩阵B满足P^-1AP=B的条件,我们可以通过一系列的行列变换来求解满足条件的可逆矩阵P及三角矩阵B。具体地,可以通过将矩阵A进行一系列的初等行变换,将其变为行阶梯形矩阵,然后通过选取合适的基向量组(即对角线上的元素),得到三角矩阵B和对应的可逆矩阵P。

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