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简答题

设α和β为非零列向量,A=αβ^T,求: (Ⅰ)A的所有特征值; (Ⅱ)当α^Tβ满足什么条件时,A可以相似对角化,并求出相应的可逆矩阵P,使得P^-1AP=A。

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答案:

解析:

(Ⅰ)由于αβ^T^是一个秩为1的矩阵,其特征值可以通过计算其特征多项式得到。设λ为A的特征值,则存在非零向量x满足Ax=λx,即αβ^T^x=λx。因此,β^T^x是特征值λ对应的特征向量。当β^T^x=0时,得到特征值λ=0;当β^T^x≠0时,得到特征值λ=α^T^β。所以,A的全部特征值为0和α^T^β。

(Ⅱ)要使矩阵A可以相似于对角矩阵,需要满足α,β线性无关,即α和β不能相互表示。此时,矩阵P的列向量是α和β,即P = (α,β)。由于AP = αβ^T^α = α(β^T^α)^T = λα,AP的第二列是αβ^T^β = α(β^T^β)^T = λβ(这里假设α^T^β=λ),所以P^-1^AP是对角矩阵。因此,当α^T^β=λ时,矩阵A可以相似于对角矩阵,且可逆矩阵P的列向量为α和β。

创作类型:
原创

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