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设矩阵A=
(11-1
1-2-1
-313),
求可逆矩阵P,使得P-1AP为对角矩阵.

高老师2年前 (2024-03-27)线性代数(02198)10

设矩阵A=
(11-1
1-2-1
-313),
求可逆矩阵P,使得P-1AP为对角矩阵.

A的特征多项式为 |λE-A|= |λ-1 -1 1 | | -1 λ+2 1 | | 3 -1 λ-3| = |λ-1 -1 1| | -λ λ+3 0| |-λ+4λ2 λ-4 0| =λ(λ-4)(λ+2), 所以A的特征值为λ1=4,λ2=-2,λ3=0. 对于特征值λ1=4,解方程组(4E-A)x=0,对系数矩阵作初等行变换 4E-A= (3 -1 1 -1 6 1 3 -1 1) → (3 -1 1 0 17/3 4/3 0 0 0) → (3 -1 1 0 1 4/17 0 0 0) → (3 0 21/17 0 1 4/17 0 0 0 ) → (1 0 7/47 0 1 4/17 0 0 0) 得方程组的基础解系α1= (7 4 -17), 所以A的属于特征值λ1=4的一个特征向量为α1. 对于特征值λ2=-2,解方程组(-2E-A)x=0,对系数矩阵作初等行变换 -2E-A= (-3 -1 1 -1 0 1 3 -1 -5) → (1 0 -1 0 -1 -2 0 -2 -4) → (1 0 -1 0 1 2 0 0 0) 得方程组的基础解系α2= (1 -2 1), 所以A的属于特征值λ2=-2的一个特征向量为α2. 对于特征值λ3=0,解方程组(0E-A)x=0,对系数矩阵作初等行变换 OE-A= (-1 -1 1 -1 2 1 3 -1 -3) → (1 1 -1 0 3 0 0 -4 0) → (1 0 -1 0 1 0 0 0 0) 得方程组的基础解系α3= (1 0 1), 所以A的属于特征值λ3=0的一个特征向量为α3. 令P= (7 1 1 4 -2 0 -17 1 1), 则P可逆,且P-1AP= (4 -9 0)

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