题目
求指导本题解题过程,谢谢您! need_replace_r_n 正确答案已提供,需要过程,谢谢老师 need_replace_r_n 已知矩阵A= (} -2& 1& 1 0& 2& 0 -4& 1& 3.
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题目解答
答案

解析
步骤 1:求矩阵A的特征值
首先,我们需要求出矩阵A的特征值。特征值是通过求解特征方程 $|A - \lambda I| = 0$ 得到的,其中 $I$ 是单位矩阵,$\lambda$ 是特征值。
步骤 2:求解特征方程
将矩阵A代入特征方程中,得到:
$$
\begin{vmatrix}
-2 - \lambda & 1 & 1 \\
0 & 2 - \lambda & 0 \\
-4 & 1 & 3 - \lambda
\end{vmatrix} = 0
$$
计算行列式,得到特征方程:
$$
(-2 - \lambda)((2 - \lambda)(3 - \lambda)) - 1(0) + 1(-4(2 - \lambda)) = 0
$$
化简得到:
$$
(-2 - \lambda)(6 - 5\lambda + \lambda^2) - 4(2 - \lambda) = 0
$$
进一步化简得到:
$$
\lambda^3 - 3\lambda^2 - 4\lambda + 12 = 0
$$
解这个方程,得到特征值 $\lambda_1 = 2, \lambda_2 = 2, \lambda_3 = -1$。
步骤 3:求特征向量
对于每个特征值,我们需要求解对应的特征向量。特征向量是通过求解方程 $(A - \lambda I)x = 0$ 得到的,其中 $x$ 是特征向量。
对于 $\lambda_1 = 2$,求解方程 $(A - 2I)x = 0$,得到特征向量 $x_1 = (1, 4, 0)^T$ 和 $x_2 = (1, 0, 4)^T$。
对于 $\lambda_3 = -1$,求解方程 $(A + I)x = 0$,得到特征向量 $x_3 = (1, 0, 1)^T$。
步骤 4:构造可逆矩阵P
将特征向量作为列向量,构造可逆矩阵P:
$$
P = \begin{pmatrix}
1 & 1 & 1 \\
4 & 0 & 0 \\
0 & 4 & 1
\end{pmatrix}
$$
步骤 5:计算 ${P}^{-1}AP$
计算 ${P}^{-1}AP$,得到对角矩阵:
$$
{P}^{-1}AP = \begin{pmatrix}
2 & 0 & 0 \\
0 & 2 & 0 \\
0 & 0 & -1
\end{pmatrix}
$$
步骤 6:计算 $|A^{10}|$
根据对角矩阵的性质,$|A^{10}| = |{P}^{-1}AP|^{10} = |2^2 \cdot (-1)|^{10} = 2^{20}$。
首先,我们需要求出矩阵A的特征值。特征值是通过求解特征方程 $|A - \lambda I| = 0$ 得到的,其中 $I$ 是单位矩阵,$\lambda$ 是特征值。
步骤 2:求解特征方程
将矩阵A代入特征方程中,得到:
$$
\begin{vmatrix}
-2 - \lambda & 1 & 1 \\
0 & 2 - \lambda & 0 \\
-4 & 1 & 3 - \lambda
\end{vmatrix} = 0
$$
计算行列式,得到特征方程:
$$
(-2 - \lambda)((2 - \lambda)(3 - \lambda)) - 1(0) + 1(-4(2 - \lambda)) = 0
$$
化简得到:
$$
(-2 - \lambda)(6 - 5\lambda + \lambda^2) - 4(2 - \lambda) = 0
$$
进一步化简得到:
$$
\lambda^3 - 3\lambda^2 - 4\lambda + 12 = 0
$$
解这个方程,得到特征值 $\lambda_1 = 2, \lambda_2 = 2, \lambda_3 = -1$。
步骤 3:求特征向量
对于每个特征值,我们需要求解对应的特征向量。特征向量是通过求解方程 $(A - \lambda I)x = 0$ 得到的,其中 $x$ 是特征向量。
对于 $\lambda_1 = 2$,求解方程 $(A - 2I)x = 0$,得到特征向量 $x_1 = (1, 4, 0)^T$ 和 $x_2 = (1, 0, 4)^T$。
对于 $\lambda_3 = -1$,求解方程 $(A + I)x = 0$,得到特征向量 $x_3 = (1, 0, 1)^T$。
步骤 4:构造可逆矩阵P
将特征向量作为列向量,构造可逆矩阵P:
$$
P = \begin{pmatrix}
1 & 1 & 1 \\
4 & 0 & 0 \\
0 & 4 & 1
\end{pmatrix}
$$
步骤 5:计算 ${P}^{-1}AP$
计算 ${P}^{-1}AP$,得到对角矩阵:
$$
{P}^{-1}AP = \begin{pmatrix}
2 & 0 & 0 \\
0 & 2 & 0 \\
0 & 0 & -1
\end{pmatrix}
$$
步骤 6:计算 $|A^{10}|$
根据对角矩阵的性质,$|A^{10}| = |{P}^{-1}AP|^{10} = |2^2 \cdot (-1)|^{10} = 2^{20}$。