题:
设1,2,3是三阶矩阵a的特征值,则|a^2—a|=?
解:
命题3:(证明见后)
若方阵a有特征值k,
对应于特征向量ξ,当f(a)为a的幂级数(允许负幂和形式幂级数)时,f(a)的有对应于ξ的特征值f(k).
依命题3,a有特征值k,
则矩阵f(a)=aa-a有特征值f(k)=kk-k
于是本题中,aa-a的特征值为
1*1-1=0,
2*2-2=2;
3*3-3=6.
命题4:对方阵a的特征多项式为f(λ)=|λe-a|,则|a|为f(λ)=0的各个根的乘积。
证:f(0)=|0*e-a|=|-a|=(-1)^n*|a|,故|a|=(-1)^n*f(0).
由一元n次方程的韦达定理,此即为各个根的乘积。
注:f(λ)=0的根,叫做方阵a的特征根,或特征值。
由命题4,|aa-a|=0
此即所求。其实算到它有一个特征值0,马上得到结果0。填空题,更要速度。
注释:以下命题1,2是为证明命题3。
命题1:k为矩阵a的非零特征值,则k的负一次幂是a逆的特征值对吗?
答:在前提a可逆之下,此命题成立。否则,视a逆为广义逆,估计也成立,我未加严格论证。
我们这里设a可逆。
命题1证明如下:
设方阵a有特征值k,
对应于特征向量ξ,即有aξ=kξ,故eξ=a^(-1)*kξ,故a^(-1)*ξ=1/k
*
ξ
命题一得证。
命题2:方阵a有特征值k,
对应于特征向量ξ,f(a)是关于a的多项式,则:
f(a)的有对应于ξ的特征值f(k).
命题2之证明:设a的特征值k对应于特征向量ξ,即有aξ=kξ
故aaξ=kaξ=k*kξ,递推得
a^nξ=k^nξ
同理
f(a)ξ=f(k)ξ。得征。
依命题1,命题2,有命题3:
若方阵a有特征值k,
对应于特征向量ξ,当f(a)为a的幂级数(允许负幂和形式幂级数)时,f(a)的有对应于ξ的特征值f(k).