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简答题

设矩阵A是一个三阶方阵,其特征值分别为λ1 = 1,λ2 = 2 和 λ3 = 3,其对应的特征向量分别为α1、α2和α3。已知向量β的坐标为(1,1,3),求解以下两个问题: (Ⅰ)使用α1、α2和α3线性表示β。 (Ⅱ)计算矩阵A的n次幂与向量β的乘积,即A^nβ(其中n为正整数)。

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答案:

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解析:

(Ⅰ) 根据特征向量和特征值的关系,我们知道矩阵A的特征向量α₁,α₂,α₃分别对应特征值λ₁,λ₂,λ₃线性无关,所以可以用α₁,α₂,α₃线性表示任意向量β。根据给定的特征值和特征向量,我们可以得到以下线性组合表示β:β=λ₁α₁+λ₂α₂+λ₃α₃=(1+2+3)×(α₁+α₂+α₃)=α₁+α₂+α₃。所以β可以表示为α₁,α₂,α₃的线性组合。
(Ⅱ) 由于矩阵A的特征向量线性无关,我们知道矩阵A的任何次幂都不会改变特征向量的方向,即对于任意正整数n和向量β,有Aⁿβ仍然等于β对应的特征向量乘以相应的特征值的n次方。由于已知矩阵A的特征值为λ₁=1,λ₂=2,λ₃=3,所以我们可以得到Aⁿβ=β。

创作类型:
原创

本文链接:设矩阵A是一个三阶方阵,其特征值分别为λ1 = 1,λ2 = 2 和 λ3 = 3,其对应的特征向量

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