相似的矩阵秩一定相等

一、题目题目 - 荒原之梦

已知三阶矩阵 $\boldsymbol{A}$ 的特征值为 $1,2,-1$, 若 $\boldsymbol{A} \sim \boldsymbol{B}$, 则下列矩阵中可逆矩阵是哪个?

(A) $\boldsymbol{B}-\boldsymbol{E}$

(B) $\boldsymbol{B}+\boldsymbol{E}$

(C) $\boldsymbol{B}-2 \boldsymbol{E}$

(D) $\boldsymbol{B}+2 \boldsymbol{E}$

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秩不相等的矩阵一定不相似,主对角线上的元素不对应相等的矩阵一定不相似

一、题目题目 - 荒原之梦

下列矩阵中, $\boldsymbol{A}$ 和 $\boldsymbol{B}$ 相似的是哪个?

(A) $\boldsymbol{A}=\left[\begin{array}{ll}1 & 1 \\ 0 & 2\end{array}\right], \boldsymbol{B}=\left[\begin{array}{ll}1 & 1 \\ 2 & 2\end{array}\right]$

(B) $\boldsymbol{A}=\left[\begin{array}{ll}1 & 0 \\ 1 & 2\end{array}\right], \boldsymbol{B}=\left[\begin{array}{ll}1 & 1 \\ 0 & 2\end{array}\right]$

(C) $\boldsymbol{A}=\left[\begin{array}{ll}1 & 1 \\ 1 & 3\end{array}\right], \boldsymbol{B}=\left[\begin{array}{ll}1 & 0 \\ 1 & 2\end{array}\right]$

(D) $\boldsymbol{A}=\left[\begin{array}{ll}3 & 0 \\ 0 & 3\end{array}\right], \boldsymbol{B}=\left[\begin{array}{ll}3 & 0 \\ 1 & 3\end{array}\right]$

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相似对角化的条件:所有特征向量都必须是线性无关的

一、题目题目 - 荒原之梦

下列矩阵中,不能相似对角化的是:

(A) $\left[\begin{array}{lll}1 & 0 & 0 \\ 2 & 3 & 0 \\ 1 & 2 & 2\end{array}\right]$

(C) $\left[\begin{array}{ccc}1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 3 & 2 & -1\end{array}\right]$

(B) $\left[\begin{array}{ccc}1 & 2 & 3 \\ 0 & 1 & 2 \\ 0 & 0 & -1\end{array}\right]$

(D) $\left[\begin{array}{lll}1 & 2 & 3 \\ 2 & 0 & 1 \\ 3 & 1 & 1\end{array}\right]$

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只有属于同一个特征值的特征向量在四则运算之后仍然是该特征值的特征向量

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{A}$ 是三阶矩阵, 特征值是 $2,2,-5$, $\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{2}$ 是 $\boldsymbol{A}$ 关于 $\lambda=2$ 的线性无关的特征向量, $\boldsymbol{\alpha}_{3}$ 是 $\boldsymbol{A}$ 对应于 $\lambda=-5$ 的特征向量. 若 $\boldsymbol{P}^{-1} \boldsymbol{A P}=\left[\begin{array}{rr}2 & & \\ & 2 & \\ & & -5\end{array}\right]$, 则 $\boldsymbol{P}$ 不能是:

(A) $\left[\boldsymbol{\alpha}_{2},-\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{3}\right]$

(B) $\left[\boldsymbol{\alpha}_{1}+\boldsymbol{\alpha}_{2}, 5 \boldsymbol{\alpha}_{1}, 2 \boldsymbol{\alpha}_{3}\right]$

(C) $\left[\boldsymbol{\alpha}_{1}+\boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{1}-\boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{3}\right]$

(D) $\left[\boldsymbol{\alpha}_{1}+\boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{2}+\boldsymbol{\alpha}_{3}, \boldsymbol{\alpha}_{3}\right]$

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矩阵 A 与其变体一定具有相同的特征向量吗?

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{A}$ 是 $n$ 阶矩阵, 下列命题中正确的是哪个?

(A) 若 $\boldsymbol{\alpha}$ 是 $\boldsymbol{A}^{\mathrm{\top}}$ 的特征向量, 那么 $\boldsymbol{\alpha}$ 是 $\boldsymbol{A}$ 的特征向量

(B) 若 $\boldsymbol{\alpha}$ 是 $\boldsymbol{A}^{*}$ 的特征向量,那么 $\boldsymbol{\alpha}$ 是 $\boldsymbol{A}$ 的特征向量

(C) 若 $\boldsymbol{\alpha}$ 是 $\boldsymbol{A}^{2}$ 的特征向量,那么 $\boldsymbol{\alpha}$ 是 $\boldsymbol{A}$ 的特征向量

(D) 若 $\boldsymbol{\alpha}$ 是 $2 \boldsymbol{A}$ 的特征向量, 那么 $\boldsymbol{\alpha}$ 是 $\boldsymbol{A}$ 的特征向量

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在选择题中如何寻找特征向量:只要前两项没有公倍数就不用往后算了

一、题目题目 - 荒原之梦

矩阵 $\boldsymbol{A}=\left[\begin{array}{ccc}3 & -4 & -4 \\ 0 & 2 & 0 \\ 2 & -2 & -3\end{array}\right]$ 有一个特征向量是:

(A) $(1,0,-1)^{\mathrm{\top}}$

(B) $(3,3,-6)^{\mathrm{\top}}$

(C) $(4,-1,2)^{\mathrm{\top}}$

(D) $(1,1,-2)^{\mathrm{\top}}$

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秩为 $1$ 的矩阵的特征值可能都等于零

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{A}$ 是三阶矩阵, $r(\boldsymbol{A})=1$, 则 $\lambda=0$

(A) 必是 $A$ 的二重特征值

(B) 至少是 $A$ 的二重特征值

(C) 至多是 $\boldsymbol{A}$ 的二重特征值

(D) 一重、二重、三重特征值都有可能

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矩阵和其转置矩阵具有相同的特征值

一、题目题目 - 荒原之梦

若 $\boldsymbol{A}$ 是 $n$ 阶可逆矩阵, 那么与 $\boldsymbol{A}$ 有相同特征值的矩阵是:

(A) $\boldsymbol{A}-\boldsymbol{E}$

(B) $A^{2}$

(C) $\boldsymbol{A}^{-1}$

(D) $\boldsymbol{A}^{\mathrm{T}}$

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通过基础解系找到系数矩阵中线性无关的列向量

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{A}=\left[\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{3}, \boldsymbol{\alpha}_{4}\right]$ 是四阶矩阵,$\boldsymbol{\eta}_{1}=(1,-2,3,1)^{\mathrm{\top}}$ 和 $\boldsymbol{\eta}_{2}=(0,1,0,-2)^{\mathrm{\top}}$ 是 $A x=0$ 的基础解系,则必有:

(A) $\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{3}, \boldsymbol{\alpha}_{4}$ 线性无关

(B) $\boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{4}$ 线性无关

(C) $\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{3}$ 线性无关

(D) $\boldsymbol{\alpha}_{3}, \boldsymbol{\alpha}_{4}$ 线性无关

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构成基础解系的各个向量必须是线性无关的

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{3}$ 是齐次方程组 $A x=\mathbf{0}$ 的基础解系,则 $A x=\mathbf{0}$ 的基础解系还可以是哪个?

(A) 与 $\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{3}$ 等价的向量组

(B) $\boldsymbol{\alpha}_{1}-\boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{2}-\boldsymbol{\alpha}_{3}, \boldsymbol{\alpha}_{3}-\boldsymbol{\alpha}_{1}$

(C) 与 $\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{3}$ 等秩的向量组

(D) $\boldsymbol{\alpha}_{1}, \boldsymbol{\alpha}_{1}+\boldsymbol{\alpha}_{2}, \boldsymbol{\alpha}_{1}+\boldsymbol{\alpha}_{2}+\boldsymbol{\alpha}_{3}$

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这样的题目不要直接逐一代入,先挖掘一下题目隐含的条件

一、题目题目 - 荒原之梦

若 $\boldsymbol{\alpha}_{1}=(2,1,1)^{\mathrm{\top}}, \boldsymbol{\alpha}_{2}=(1,-2,-1)^{\mathrm{\top}}$ 都是齐次线性方程组 $\boldsymbol{A} \boldsymbol{x}=\mathbf{0}$ 的解,则系数矩阵 $\boldsymbol{A}$ 应为:

(A) $\left[\begin{array}{ccc}2 & 1 & 1 \\ 1 & -2 & -1\end{array}\right]$

(B) $\left[\begin{array}{ccc}1 & 3 & -5 \\ -1 & -3 & 5\end{array}\right]$

(C) $\left[\begin{array}{ccc}1 & -4 & 2 \\ 1 & 2 & -1\end{array}\right]$

(D) $\left[\begin{array}{lll}1 & -3 & 1 \\ 2 & -6 & 2\end{array}\right]$

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看清楚,这里说的不是原矩阵而是转置矩阵!

一、题目题目 - 荒原之梦

已知 $\boldsymbol{A}$ 是 $m \times n$ 阶矩阵, $\boldsymbol{A}^{\mathrm{\top}}$ 是 $\boldsymbol{A}$ 的转置, 若 $\boldsymbol{\eta}_{1}, \boldsymbol{\eta}_{2}, \cdots, \boldsymbol{\eta_{t}}$ 是齐次方程组 $\boldsymbol{A}^{\mathrm{\top}} \boldsymbol{x}=\boldsymbol{0}$ 的基础解系, 则秩 $r(\boldsymbol{A})=?$

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如何通过方程组的基础解系验证一个向量是否是该方程组的解向量?

一、题目题目 - 荒原之梦

若 $\boldsymbol{\alpha}_{1}=(1,1,-1)^{\mathrm{\top}}, \boldsymbol{\alpha}_{2}=(1,2,0)^{\mathrm{\top}}$ 是齐次方程组 $\boldsymbol{A} \boldsymbol{x}=\mathbf{0}$ 的基础解系, 那么下列向量中,属于 $A x=0$ 解向量的是哪个?

(A) $(1,-1,3)^{\mathrm{\top}}$

(B) $(2,1,-3)^{\mathrm{\top}}$

(C) $(2,2,-5)^{\mathrm{\top}}$

(D) $(2,-2,6)^{\mathrm{\top}}$

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如何求解一个齐次线性方程组的基础解系?

一、题目题目 - 荒原之梦

齐次线性方程组 $\left\{\begin{array}{l}x_{1}+2 x_{3}-x_{4}=0 \\ x_{1}+x_{2} + \ \ x_{4}=0\end{array}\right.$ 的基础解系是哪个?

(A) $(-2,2,1,0)^{\mathrm{\top}},(1,2,0,1)^{\mathrm{\top}}$

(B) $(-1,0,1,1)^{\mathrm{\top}},(2,0,-2,-2)^{\mathrm{\top}}$

(C) $(-2,2,1,0)^{\mathrm{\top}},(2,2,-3,-4)^{\mathrm{\top}}$

(D) $(1,-2,0,1)^{\mathrm{\top}}$

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