问一道线性代数的问题有一n阶矩阵A,A^(2)=A ,又 r(A)=r ,证明A能对角化.书上说:因为 A^(2)=A
来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/08 12:08:59
问一道线性代数的问题
有一n阶矩阵A,A^(2)=A ,又 r(A)=r ,证明A能对角化.
书上说:因为 A^(2)=A ,则A的特征值只能是0或1.
特征值λ=0有r重.
属于λ=0的特征向量有r个
特征值λ=1有n-r重.
属于λ=1的特征向量有n-r个
从而A有n个线性无关的特征向量,所以A可以对角化.
我的问题是:属于不同特征值(如属于λ=0与属于λ=1)的特征向量之间是线性无关的吗?
有一n阶矩阵A,A^(2)=A ,又 r(A)=r ,证明A能对角化.
书上说:因为 A^(2)=A ,则A的特征值只能是0或1.
特征值λ=0有r重.
属于λ=0的特征向量有r个
特征值λ=1有n-r重.
属于λ=1的特征向量有n-r个
从而A有n个线性无关的特征向量,所以A可以对角化.
我的问题是:属于不同特征值(如属于λ=0与属于λ=1)的特征向量之间是线性无关的吗?
这个可以用数学归纳法证明:
对N阶方阵
当N=1时 X1线性无关 成立
假设N=n-1时 成立 即X1,X2……Xn_1线性无关
当N=n时,设K1X1+K2X2+……+KnXn=0——(1)
两边同乘上A,再用λX替换掉AX得到
K1λ1X1+K2λ2X2+……+KnλnXn=0——(2)
(2)-λn(1)得
K1(λ1-λn)X1+K2(λ2-λn)X2+……+Kn_1(λn_1-λn)Xn=0
因为他们属于不同的特征值,所以有λi不等于λn,i=1,2……n-1
也就是说λi-λn不等于0
根据归纳假设知X1,X2……Xn_1线性无关
所以有Ki(λi-λn)=0,所以Ki=0
因此X1,X2……Xn线性无关
对N阶方阵
当N=1时 X1线性无关 成立
假设N=n-1时 成立 即X1,X2……Xn_1线性无关
当N=n时,设K1X1+K2X2+……+KnXn=0——(1)
两边同乘上A,再用λX替换掉AX得到
K1λ1X1+K2λ2X2+……+KnλnXn=0——(2)
(2)-λn(1)得
K1(λ1-λn)X1+K2(λ2-λn)X2+……+Kn_1(λn_1-λn)Xn=0
因为他们属于不同的特征值,所以有λi不等于λn,i=1,2……n-1
也就是说λi-λn不等于0
根据归纳假设知X1,X2……Xn_1线性无关
所以有Ki(λi-λn)=0,所以Ki=0
因此X1,X2……Xn线性无关
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