矩阵归纳Ⅰ

矩阵这一块非常重要,所以例题众多,方法很多,分为几部分来列出其中一些较为典型方法。

5.2.设
(1)求证:r(A)=r(B)=2
(2)求证:
补充:任给一个矩阵列满秩矩阵则

5.3.设是阶方阵,是阶方阵,是阶阵,证明有唯一解当且仅当,其中和分别是的任一特征根
提示:只需证无解即可,由为线性变换,那么单射得到满射,则必有解。

5.12证明:(1)设都是阶方阵,且证明:其中表示不超过的最大整数。
(2)都存在阶矩阵满足
提示:,

5.15已知阶实矩阵满足,证明:
提示:法一:可逆时显然,不可逆时0为的一个特征值,归纳从低阶到高阶
法二:利用

5.23证明:
(1)对任意矩阵矩阵方程总有解
(2)如果矩阵方程都有解,则矩阵方程有解

5.29设证明
提示:

5.35设是一个数域,方阵如果对于任意的都有证明:或可逆
提示:反证:若均不可逆,存在可逆矩阵使得

于是
若取
\left(\begin{array}{cc} P_1&0\\ 0&P_2\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc} A&B\\ 0&C\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc} Q_1&0\\ 0&Q_2\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc} 0&0&0&B_1\\ 0&E_1&0&0\\ 0&0&E_2&0\\ 0&0&0&0\end{array}\right)

5.37设为实矩阵,若证明:可逆
提示:
法一:
由于是反对称矩阵,那么其特征值只能为或
纯虚数,证毕
法二:反证:不妨假设不可逆,那么必有非零解设为那么带入题设有

5.41证明:
提示:

5.42设是阶正交阵,证明:
提示:
法一:令
法二:考虑正交矩阵的相似标准形,由于存在可逆矩阵使得
P^{-1}AP=\left(\begin{array}{ccccc} E_r&&&&\\ &-E_s&&&\\ &&\left(\begin{array}{cc}cos\alpha_1&-sin\alpha_1\\sin\alpha_1&cos\alpha_1\end{array}\right)&&\\ &&&\ldots&\\ &&&&\left(\begin{array}{cc}cos\alpha_l&-sin\alpha_l\\sin\alpha_l&cos\alpha_l\end{array}\right)\end{array}\right)

例5.45设为阶实正交矩阵,证明:的充要条件为为偶数
提示:考虑的特征值

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