判断下列矩阵A能否对角化?若能,求出使A相似于对角矩阵的相似变换矩阵和对角矩阵

A=( 0 1 0 0 0 1 -6 -11 -6)
2024-11-23 11:40:04
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回答1:

|λI-A|= 

λ    -1    0    

0    λ    -1    

6    11    λ+6    

= (λ+3)(λ+1)(λ+2) = 0 解得λ = -3,-1,-2    将特征值-3代入特征方程(λI-A)x=0

-3    -1    0    

0    -3    -1    

6    11    3    

第3行, 减去第1行×-2

-3    -1    0    

0    -3    -1    

0    9    3    

第3行, 减去第2行×-3

-3    -1    0    

0    -3    -1    

0    0    0    

第2行, 提取公因子-3

-3    -1    0    

0    1    13    

0    0    0    

第1行, 提取公因子-3

1    13    0    

0    1    13    

0    0    0    

第1行, 加上第2行×(-13)

1    0    -19    

0    1    13    

0    0    0    

增行增列,求基础解系

1    0    -19    0    

0    1    13    0    

0    0    1    1    

第1行,第2行, 加上第3行×19,(-13)

1    0    0    19    

0    1    0    -13    

0    0    1    1    

第4列, 乘以9

1    0    0    1    

0    1    0    -3    

0    0    1    9    

得到属于特征值-3的特征向量(1,-3,9)T    将特征值-1代入特征方程(λI-A)x=0

-1    -1    0    

0    -1    -1    

6    11    5    

第3行, 减去第1行×-6

-1    -1    0    

0    -1    -1    

0    5    5    

第3行, 减去第2行×-5

-1    -1    0    

0    -1    -1    

0    0    0    

第2行, 提取公因子-1

-1    -1    0    

0    1    1    

0    0    0    

第1行, 提取公因子-1

1    1    0    

0    1    1    

0    0    0    

第1行, 加上第2行×-1

1    0    -1    

0    1    1    

0    0    0    

增行增列,求基础解系

1    0    -1    0    

0    1    1    0    

0    0    1    1    

第1行,第2行, 加上第3行×1,-1

1    0    0    1    

0    1    0    -1    

0    0    1    1    

得到属于特征值-1的特征向量(1,-1,1)T    将特征值-2代入特征方程(λI-A)x=0

-2    -1    0    

0    -2    -1    

6    11    4    

第3行, 减去第1行×-3

-2    -1    0    

0    -2    -1    

0    8    4    

第3行, 减去第2行×-4

-2    -1    0    

0    -2    -1    

0    0    0    

第2行, 提取公因子-2

-2    -1    0    

0    1    12    

0    0    0    

第1行, 提取公因子-2

1    12    0    

0    1    12    

0    0    0    

第1行, 加上第2行×(-12)

1    0    -14    

0    1    12    

0    0    0    

增行增列,求基础解系

1    0    -14    0    

0    1    12    0    

0    0    1    1    

第1行,第2行, 加上第3行×14,(-12)

1    0    0    14    

0    1    0    -12    

0    0    1    1    

第4列, 乘以4

1    0    0    1    

0    1    0    -2    

0    0    1    4    

得到属于特征值-2的特征向量(1,-2,4)T    得到特征向量矩阵P = 

1    1    1    

-3    -1    -2    

9    1    4    

并且有P-1AP = Λ = diag(-3,-1,-2)    

扩展资料:

判断矩阵是否可相似对角化的条件:  

(1)充要条件:An可相似对角化的充要条件是:An有n个线性无关的特征向量;  

(2)充要条件的另一种形式:An可相似对角化的充要条件是:An的k重特征值满足n-r(λE-A)=k  

(3)充分条件:如果An的n个特征值两两不同,那么An一定可以相似对角化;  

(4)充分条件:如果An是实对称矩阵,那么An一定可以相似对角化。  

参考资料:百度百科-可对角化矩阵

回答2:

|λI-A|

λ    -1    0    

0    λ    -1    

6    11    λ+6    

 

= (λ+3)(λ+1)(λ+2) 

= 0 
解得λ = -3,-1,-2
   
将特征值-3代入特征方程(λI-A)x=0

-3    -1    0    

0    -3    -1    

6    11    3    


第3行, 减去第1行×-2

-3    -1    0    

0    -3    -1    

0    9    3    



第3行, 减去第2行×-3

-3    -1    0    

0    -3    -1    

0    0    0    



第2行, 提取公因子-3

-3    -1    0    

0    1    13    

0    0    0    



第1行, 提取公因子-3

1    13    0    

0    1    13    

0    0    0    



第1行, 加上第2行×(-13)

1    0    -19    

0    1    13    

0    0    0    



增行增列,求基础解系

1    0    -19    0    

0    1    13    0    

0    0    1    1    



第1行,第2行, 加上第3行×19,(-13)

1    0    0    19    

0    1    0    -13    

0    0    1    1    



第4列, 乘以9

1    0    0    1    

0    1    0    -3    

0    0    1    9    


得到属于特征值-3的特征向量
(1,-3,9)T    
将特征值-1代入特征方程(λI-A)x=0

-1    -1    0    

0    -1    -1    

6    11    5    


第3行, 减去第1行×-6

-1    -1    0    

0    -1    -1    

0    5    5    



第3行, 减去第2行×-5

-1    -1    0    

0    -1    -1    

0    0    0    



第2行, 提取公因子-1

-1    -1    0    

0    1    1    

0    0    0    



第1行, 提取公因子-1

1    1    0    

0    1    1    

0    0    0    



第1行, 加上第2行×-1

1    0    -1    

0    1    1    

0    0    0    



增行增列,求基础解系

1    0    -1    0    

0    1    1    0    

0    0    1    1    



第1行,第2行, 加上第3行×1,-1

1    0    0    1    

0    1    0    -1    

0    0    1    1    


得到属于特征值-1的特征向量
(1,-1,1)T    
将特征值-2代入特征方程(λI-A)x=0

-2    -1    0    

0    -2    -1    

6    11    4    


第3行, 减去第1行×-3

-2    -1    0    

0    -2    -1    

0    8    4    



第3行, 减去第2行×-4

-2    -1    0    

0    -2    -1    

0    0    0    



第2行, 提取公因子-2

-2    -1    0    

0    1    12    

0    0    0    



第1行, 提取公因子-2

1    12    0    

0    1    12    

0    0    0    



第1行, 加上第2行×(-12)

1    0    -14    

0    1    12    

0    0    0    



增行增列,求基础解系

1    0    -14    0    

0    1    12    0    

0    0    1    1    



第1行,第2行, 加上第3行×14,(-12)

1    0    0    14    

0    1    0    -12    

0    0    1    1    



第4列, 乘以4

1    0    0    1    

0    1    0    -2    

0    0    1    4    


得到属于特征值-2的特征向量
(1,-2,4)T    得到特征向量矩阵P = 

1    1    1    

-3    -1    -2    

9    1    4    


并且有P-1AP = Λ = diag(-3,-1,-2)