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简答题

设三阶实对称矩阵A的每行元素之和为5,且已知特征值λ₁ = 2及对应特征向量α₁ = (-1, 0, 1)^T。求解以下问题: (1)求矩阵A的其他特征值和特征向量; (2)求矩阵A的具体形式。

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答案:

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解析:

(1) 由于矩阵A是三阶实对称矩阵,其每行元素之和为5,且已知特征值 λ₁ = 2 和对应特征向量 α₁ = (-1,0,1)^T。根据实对称矩阵的性质,我们知道其他特征值也必须为实数,且由于矩阵的行列式等于特征值的乘积,我们可以求得其他特征值。设 λ₂ 和 λ₃ 分别为其他两个特征值,由于矩阵的迹等于特征值的和,我们有 2 + λ₂ + λ₃ = 3 × 5(每行元素之和乘以3)。已知λ₁的值,我们可以求出λ₂和λ₃的值。对于每个特征值,我们可以找到对应的特征向量。对于λ₂,我们可以找到一个与α₁正交的向量作为特征向量α₂。对于λ₃,由于它是零特征值,对应的特征向量可以取与α₁、α₂都正交的任意非零向量。

(2) 由于我们知道一个特征值和对应的特征向量,我们可以使用这些信息来构造矩阵A。我们知道实对称矩阵的对角线元素之和等于其特征值的和,所以我们可以根据这个信息和已知的每行元素之和为5来填充矩阵的主对角线。然后我们可以使用已知的特征向量来填充其他元素。由于矩阵是对称的,我们知道上三角和下三角的对应元素是相等的。因此我们可以通过这些信息来构造矩阵A的可能值。由于可能有多个矩阵满足这些条件,我们需要检查所有可能的组合来找到所有可能的矩阵A的值。

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