快考线代了,做一下热热身吧:
一.包含的知识点:行列式的化简,求解矩阵方程,施密特正交化,求矩阵的特征值和特征向量.
(1)单根的实例:对于矩阵
1 0 2
0 1 2
2 2 -1
求正交矩阵T,将其化为对角阵.
|λI-A|=
λ-1 0 -2
0 λ-1 -2
-2 -2 λ+1
=
(λ-1)|1 0 0|
|0 λ-1 -2|
|-2 -4 λ+1|(以上为一个行列式,水平有限,见谅)
=(λ-1)(λ+3)(λ-3)
所以λ1=3,λ2=1,λ3=-3.
将λ1,λ2,λ3分别代入方程(λI-A)x=0中得:
X1=(1,1,1)T x2=(-1,1,0)T x3=(1,1,-2)T
由于以上三个向量两两正交,因此只需进行单位化,得到:
Y1=(1/根号3,1/根号3,同前)T
Y2=(-1/根号2,1/根号2,0)T
Y3=(1/根号6,1/根号6,-2/根号6)T
因此所求的正交矩阵为(将y1y2y3写成列向量的形式组成矩阵)
对角阵为diag(3,1,-3).
(2)有重根的实例:对于实对称矩阵:
1 1 0
1 1 0
0 0 2
求正交矩阵,将其化为对角阵.
|λI-A|=
λ-1 -1 0
-1 λ-1 0
0 0 λ-2
=(λ-2)|1 0 0|
|-1 λ 0|
|0 0 λ-2|(以上为一个行列式)
=λ(λ-2)(λ-2)
所以λ1=λ2=2,λ3=0.
将其分别代入方程(λI-A)X=0中得:
x1=(0,0,1)T
x2=(1,1,0)T
x3=(-1,1,0)T
单位化得:
y1=(0,0,1)T
y2=(1/根号2,1/根号2,0)T
y3=(-1/根号2,1/根号2,0)T
所以所求正交矩阵为:
0 1/根号2 -1/根号2
0 1/根号2 1/根号2
1 0 0
对角化矩阵为:diag(2,2,0)
二.1.(1)判断矩阵是否为可逆矩阵,只需判断行列式是否为零.
(2)求矩阵的逆矩阵,
(3)用克莱姆法则解线性方程组.实例略了哈.