線性代數,一道矩陣證明題,線性代數矩陣的一道證明題。 已知矩陣A,B是可交換的,證明 矩陣A B與A B是可交換的

2021-04-17 19:11:23 字數 3347 閱讀 2177

1樓:匿名使用者

|a+e|=|(a+e)t|=|at+e|=|a'+e|=|a'(e+a)|=|a'||e+a|

|a+e|(1-|a'|)=0

|a+e|=0

2樓:life劉賽

你好,證明過程如圖所示,運用了矩陣裡面的公式。

線性代數矩陣的一道證明題。 已知矩陣a,b是可交換的,證明:矩陣a+b與a-b是可交換的

3樓:匿名使用者

因為ab=ba,所以

(a+b)(a-b)=a²-ab+ba-b²=a²-b²(a-b)(a+b)=a²+ab-ba-b²=a²-b²即 (a+b)(a-b)=(a+b)(a-b),證畢。

一道線性代數的證明題

4樓:匿名使用者

對稱矩bai陣?就當元素都是實數了du

那麼是對稱zhi矩陣可以對角化dao

,即a=h∧

內h'=h ∧1 h' +h ∧2 h'+h ∧3 h' +....h ∧k h'+......h ∧n h'

其中容∧k是k行k列為特徵值λk的秩等於1的對稱矩陣

5樓:匿名使用者

因為.................................

一道線性代數題 設a為正定矩陣,證明:a^k 也是正定矩陣(k為正整數)

線性代數證明題:設a為n階方陣,a^n=0但a^(n-1)≠0……

6樓:匿名使用者

^由於 a^n = 0

所以 a^(n-1) (a^kη) = a^(n-1+k)η = 0, k=1,2,...,n-1

所以 aη,a^2η,...,a^(n-1)η 都是 a^(n-1)x=0 的解

由於 a^(n-1)≠0

所以 r(a^(n-1)) >=1

所以 a^(n-1)x=0 的基礎解系含 n-r(a^(n-1)) <= n-1 個向量

所以只需證明 aη,a^2η,...,a^(n-1)η 線性無關, 則它就是a^(n-1)x=0 的基礎解系

設 k1aη+k2a^2η+...+kn-1a^(n-1)η=0 (1)

等式兩邊乘a^(n-2), 則已知得 k1a^(n-1)η=0

由於 a^(n-1)η≠0, 所以 k1=0.

(1)式化為 k2a^2η+...+kn-1a^(n-1)η=0 (2)

等式兩邊乘a^(n-3), 則已知得 k2a^(n-1)η=0

由於 a^(n-1)η≠0, 所以 k2=0.

(1)式化為 k3a^3η+...+kn-1a^(n-1)η=0 (3)

如此下去得 k1=k2=...=kn-1=0

所以 aη,a^2η,...,a^(n-1)η 線性無關.

所以 aη,a^2η,...,a^(n-1)η 是a^(n-1)x=0 的基礎解系

7樓:匿名使用者

要證:a^k η ,k從1到n-1 是 a^(n-1) x = 0 的基礎解系。

首先,對任意 k,a^k η 都是解,這是因為:

a^(n-1) (a^k η) = a^(k-1) (a^n η) = a^(k-1) 0 = 0

其次,由於 a^(n-1) ≠ 0,所以 a^(n-1) 的秩至少是1。

所以,n階矩陣 a^(n-1) 的零空間至多有 n-1 維。

所以,如果 a^k η ,k從1到n-1 這 n-1 個向量線性無關的話,那麼它們必然構成一個基礎解系。

下面我們證明 a^k η ,k從1到n-1 線性無關。

用數學歸納法。

第1步,a^(n-1) η 線性無關,就一個向量,當然線性無關。

第2步,a^(n-1) η 和 a^(n-2) η 線性無關。

因為 a^(n-1) η = a (a^(n-2) η) ≠ 0,所以 a^(n-2) η 不在 ax = 0 的零空間中。

而 a^n η = a (a^(n-1) η) = 0,所以 a^(n-1) η 在 ax = 0的零空間中。

因為零空間是線性子空間,所以屬於它的向量和不屬於它的向量線性無關。

……第m步,假設 a^(n-1) η、a^(n-2) η、...、a^(n-m+1) η 都已線性無關,要證 a^(n-m) η 也與它們都線性無關。

因為 a^(n-1) η = a^(m-1) (a^(n-m) η) ≠ 0,所以 a^(n-m) η 不在 a^(m-1)x = 0 的零空間中。

而對於任意 k < m,a^(n+m-k-1) η = a^(m-1) (a^(n-k) η) = 0,

所以,對於任意 k < m,a^(n-k) η 在 a^(m-1)x = 0的零空間中。

因為零空間是線性子空間,所以屬於它的向量和不屬於它的向量線性無關。

……綜上,所有的 a^k η ,k從1到n-1 線性無關。

最後,多說幾句,關於冪零矩陣的性質。

一般的n階冪零矩陣:a^m = 0,但 a^(m-1) ≠ 0。

m不一定等於n,可以證明:m<=n。

a、a^2、...、a^m 的零空間是真包含關係:

ker(a) < ker(a^2) < ... < ker(a^(m-1)) < ker(a^m) = v

其中,ker(a^k) 代表 a^k 的零空間,< 代表真包含的符號(打不出來)。

可以這麼證:

首先,若 a^k x = 0,則 a^(k+1) x = a (a^k x) = 0,所以 ker(a^k) <= ker(a^(k+1))。

再證明它們是真包含,也就是把等號去掉。

反證法。假設 ker(a^k) = ker(a^(k+1))

對於任意的x,若 a^(k+2) x = 0,即 a^(k+2) x = a^(k+1)(ax) = 0,

所以 ax ∈ ker(a^(k+1)) = ker(a^k),所以 a^k (ax) = a^(k+1) x = 0,

所以 ker(a^(k+2)) = ker(a^(k+1)) = ker(a^k)

於是,這麼推下去,對於任意的 p > k,ker(a^p) = ker(a^k)

最後有:v = ker(a^m) = ker(a^k),也就是 a^k 必須全零,矛盾。

再結合我們這道題:a^n = 0,a^(n-1) ≠ 0。

ker(a) < ker(a^2) < ... < ker(a^(n-1)) < ker(a^n) = v

所以,只能是:ker(a^k) 是個k維空間,有k個線性無關的向量。

而 a^(n-k) η 就是 ker(a^k) 比前面的空間多出的那個線性無關的向量。

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