题目
7.单选题(1分) 下列二阶矩阵可相似对角化的是 ( )A. }1n1-4n5
7.单选题(1分) 下列二阶矩阵可相似对角化的是 ( )
A. $\begin{bmatrix}1\n1\\-4\n5\end{bmatrix}$
B. $\begin{bmatrix}1\n-4\\1\n5\end{bmatrix}$
C. $\begin{bmatrix}1\n1\\0\n0\end{bmatrix}$
D. $\begin{bmatrix}0\n1\\-1\n2\end{bmatrix}$
题目解答
答案
C. $\begin{bmatrix}1\n1\\0\n0\end{bmatrix}$
解析
考查要点:本题主要考查二阶矩阵是否可相似对角化的判定,核心在于判断矩阵的特征值及其几何重数是否满足条件。
解题思路:
- 特征值分析:计算每个选项的特征值,若存在不同特征值,则矩阵可对角化;若存在重根特征值,需进一步验证几何重数是否等于代数重数。
- 几何重数判断:对重根特征值,通过求解齐次方程 $(A-\lambda I)\mathbf{v}=0$ 的基础解系,确定线性无关特征向量的数量。若几何重数不足,则不可对角化。
破题关键:
- 不同特征值直接判定可对角化(如选项C)。
- 重根特征值需验证几何重数(如选项A、B、D)。
选项C分析
-
特征值计算
特征方程为:
$|A - \lambda I| = \begin{vmatrix}1-\lambda & 1 \\ 0 & -\lambda \end{vmatrix} = \lambda(\lambda - 1) = 0$
解得特征值 $\lambda_1 = 0$,$\lambda_2 = 1$(不同特征值)。 -
特征向量求解
- 对 $\lambda = 0$,解 $(A - 0I)\mathbf{v} = 0$:
$\begin{cases} x + y = 0 \\ 0 = 0 \end{cases} \implies \mathbf{v}_1 = \begin{bmatrix}1 \\ -1\end{bmatrix}$ - 对 $\lambda = 1$,解 $(A - I)\mathbf{v} = 0$:
$\begin{cases} 0 \cdot x + y = 0 \\ 0 = 0 \end{cases} \implies \mathbf{v}_2 = \begin{bmatrix}1 \\ 0\end{bmatrix}$
两个线性无关特征向量,可对角化。
- 对 $\lambda = 0$,解 $(A - 0I)\mathbf{v} = 0$: