标签： 线性代数练习题

一、题目

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

难度评级：

继续阅读“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

下列矩阵中，不能相似对角化的是：

难度评级：

继续阅读“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

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

难度评级：

继续阅读“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

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

难度评级：

继续阅读“矩阵 A 与其变体一定具有相同的特征向量吗？”

一、题目

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

难度评级：

继续阅读“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

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

难度评级：

继续阅读“秩为 $1$ 的矩阵的特征值可能都等于零”

一、题目

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

难度评级：

继续阅读“矩阵和其转置矩阵具有相同的特征值”

一、题目

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

难度评级：

继续阅读“通过基础解系找到系数矩阵中线性无关的列向量”

一、题目

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

难度评级：

继续阅读“构成基础解系的各个向量必须是线性无关的”

一、题目

已知 $\boldsymbol{A}$ 是 $m \times n$ 矩阵，则 $m<n$ 是齐次方程组 $\boldsymbol{A}^{\mathrm{\top}} \boldsymbol{A} \boldsymbol{x}=\mathbf{0}$ 有非零解的充要条件吗？

难度评级：

继续阅读“当系数矩阵不可逆的时候，一定有非零解”

一、题目

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

难度评级：

继续阅读“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

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 $r(\boldsymbol{A})=?$

难度评级：

继续阅读“看清楚，这里说的不是原矩阵而是转置矩阵！”

一、题目

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

难度评级：

继续阅读“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

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

难度评级：

继续阅读“如何求解一个齐次线性方程组的基础解系？”

一、题目

已知齐次线性方程组 $\left\{\begin{array}{r}
x_{1}+2 x_{2}-2 x_{3}=0 \\
2 x_{1}-x_{2}+a x_{3}=0 \\
3 x_{1}+x_{2}-x_{3}=0
\end{array}\right.$, 有无穷多解, 则 $a=?$

难度评级：

继续阅读“系数矩阵不满秩的齐次线性方程组有无穷多解”