设矩阵A=(1 -1 0 0 -1 1 0 0 0 0 1 -1 0 0 -1 1)可否化为相似对角矩阵求出可逆矩阵p,使p∧-1AP=A
时间: 2023-08-01 07:08:19 浏览: 165
首先,我们可以计算矩阵A的特征多项式:
|λI - A| = |λ-1 1 0 0 -1 1 0 0 0 0 λ+1 -1 0 0 -1 λ+1|
= (λ-1)(λ+1)(λ-1)(λ+1) = (λ^2-1)^2
由此可知,矩阵A的特征值为±1,且代数重数为4。
接下来,我们可以计算矩阵A对应特征值λ=1的特征向量。解方程组(λI - A)x = 0,即
(0 -1 0 0 -1 1 0 0 0 0 1 -1 0 0 -1 0)(x1 x2 x3 x4)^T = (0 0 0 0)^T
得到自由变量x2 = x4,x1 = x3 + x4,x4和x3可以任意取值,所以矩阵A对应特征值λ=1的特征向量为:
(1 0 0 1)^T, (0 1 -1 0)^T, (0 0 0 1)^T, (0 0 1 0)^T
同理,我们可以计算矩阵A对应特征值λ=-1的特征向量为:
(1 0 0 -1)^T, (0 1 1 0)^T, (0 0 0 1)^T, (0 0 1 0)^T
由于A有4个线性无关的特征向量,所以可以将其相似对角化。令P = (v1 v2 v3 v4),其中v1,v2,v3,v4分别是上述特征向量,得到
P^-1AP = diag(1,1,1,-1,-1,-1,1,1)
因此,可逆矩阵P满足P = (v1 v2 v3 v4),其中v1,v2,v3,v4分别是上述特征向量。
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