题目
设x1是方阵A的属于特征值λ1的特征向量,x2是A的属于特征值λ2的特征向量,证明:如-|||-果 (lambda )_(1)neq (lambda )_(2), 则 _(1)+(x)_(2) 不是A的特征向量.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查特征向量与特征值的性质,以及线性无关的概念。关键在于理解不同特征值对应的特征向量线性无关这一性质。
解题核心思路:采用反证法,假设$x_1 + x_2$是A的特征向量,通过矩阵作用后的表达式推导出矛盾,从而证明原命题成立。
破题关键点:
- 反证法的运用:假设结论不成立,导出矛盾。
- 特征向量的线性组合:利用矩阵作用于$x_1 + x_2$的展开式。
- 线性无关性:不同特征值对应的特征向量线性无关,从而系数必须全为零。
步骤1:假设$x_1 + x_2$是A的特征向量
假设存在特征值$\lambda$,使得:
$A(x_1 + x_2) = \lambda(x_1 + x_2)$
步骤2:展开矩阵作用
根据特征向量的定义,$A x_1 = \lambda_1 x_1$,$A x_2 = \lambda_2 x_2$,因此:
$A(x_1 + x_2) = A x_1 + A x_2 = \lambda_1 x_1 + \lambda_2 x_2$
步骤3:联立方程
将步骤1和步骤2的结果联立,得:
$\lambda_1 x_1 + \lambda_2 x_2 = \lambda x_1 + \lambda x_2$
整理得:
$(\lambda_1 - \lambda)x_1 + (\lambda_2 - \lambda)x_2 = 0$
步骤4:利用线性无关性
由于$x_1$和$x_2$属于不同特征值,它们线性无关。因此,系数必须分别为零:
$\lambda_1 - \lambda = 0 \quad \text{且} \quad \lambda_2 - \lambda = 0$
即$\lambda = \lambda_1 = \lambda_2$,与$\lambda_1 \neq \lambda_2$矛盾。
结论:假设不成立,原命题得证。