题目
下列不可对角化的矩阵是()A. 有n个不同特征值的n阶方阵;B. 实对称矩阵;C. 有n个线性无关的特征向量的n阶方阵;D. 不足n个线性无关的特征向量的n阶方阵.
下列不可对角化的矩阵是()
A. 有n个不同特征值的n阶方阵;
B. 实对称矩阵;
C. 有n个线性无关的特征向量的n阶方阵;
D. 不足n个线性无关的特征向量的n阶方阵.
题目解答
答案
D. 不足n个线性无关的特征向量的n阶方阵.
解析
步骤 1:理解对角化条件
矩阵对角化是指将一个矩阵通过相似变换转换为对角矩阵。一个矩阵可对角化的充分必要条件是它有n个线性无关的特征向量,其中n是矩阵的阶数。
步骤 2:分析选项
A. 有n个不同特征值的n阶方阵:根据代数基本定理,一个n阶方阵有n个特征值(考虑重根)。如果这n个特征值都不同,那么每个特征值对应一个特征向量,这些特征向量线性无关,因此该矩阵可对角化。
B. 实对称矩阵:实对称矩阵的特征值都是实数,且不同特征值对应的特征向量正交,因此实对称矩阵一定有n个线性无关的特征向量,可对角化。
C. 有n个线性无关的特征向量的n阶方阵:根据对角化的条件,如果一个n阶方阵有n个线性无关的特征向量,那么它可对角化。
D. 不足n个线性无关的特征向量的n阶方阵:如果一个n阶方阵不足n个线性无关的特征向量,那么它不能对角化。
步骤 3:选择正确答案
根据以上分析,选项D描述的矩阵是不可对角化的。
矩阵对角化是指将一个矩阵通过相似变换转换为对角矩阵。一个矩阵可对角化的充分必要条件是它有n个线性无关的特征向量,其中n是矩阵的阶数。
步骤 2:分析选项
A. 有n个不同特征值的n阶方阵:根据代数基本定理,一个n阶方阵有n个特征值(考虑重根)。如果这n个特征值都不同,那么每个特征值对应一个特征向量,这些特征向量线性无关,因此该矩阵可对角化。
B. 实对称矩阵:实对称矩阵的特征值都是实数,且不同特征值对应的特征向量正交,因此实对称矩阵一定有n个线性无关的特征向量,可对角化。
C. 有n个线性无关的特征向量的n阶方阵:根据对角化的条件,如果一个n阶方阵有n个线性无关的特征向量,那么它可对角化。
D. 不足n个线性无关的特征向量的n阶方阵:如果一个n阶方阵不足n个线性无关的特征向量,那么它不能对角化。
步骤 3:选择正确答案
根据以上分析,选项D描述的矩阵是不可对角化的。