题目
10.判断题(2分)n阶实对称矩阵,一定与一个n阶对角阵相似。()√ ×
10.判断题(2分)
n阶实对称矩阵,一定与一个n阶对角阵相似。()
√ ×
题目解答
答案
√
解析
考查要点:本题主要考查实对称矩阵的相似对角化性质,即实对称矩阵是否一定可以与对角矩阵相似。
解题核心思路:
实对称矩阵的核心性质是正交相似对角化,即存在正交矩阵 $P$,使得 $P^{-1}AP = P^TAP$ 为对角矩阵。因此,实对称矩阵必然可以相似于对角矩阵。
破题关键点:
- 实对称矩阵的特征值均为实数,保证了特征向量的存在性。
- 不同特征值对应的特征向量正交,可通过施密特正交化得到正交矩阵。
- 正交矩阵的逆矩阵等于其转置,简化了相似变换的计算。
实对称矩阵的正交相似对角化定理:
任意 $n$ 阶实对称矩阵 $A$,存在正交矩阵 $P$,使得 $P^{-1}AP$ 为对角矩阵。
关键推导步骤:
- 存在正交矩阵对角化:
实对称矩阵的特征值均为实数,且不同特征值对应的特征向量正交。通过正交化和单位化,可构造正交矩阵 $P$。 - 相似关系成立:
由 $P^{-1}AP = D$($D$ 为对角矩阵),可知 $A$ 与 $D$ 相似。
结论:
根据定理,所有实对称矩阵均可以相似于对角矩阵,因此本题答案为 √。