题目
已知三阶矩阵A的特征值为0,1,-1,则下列结论中不正确的是()A. 矩阵A是不可逆的B. 矩阵A的主对角线元素之和为0C. 1和-1所对应的特征向量是正交的D. 方程组Ax=0的基础解系由一个向量组成
已知三阶矩阵A的特征值为0,1,-1,则下列结论中不正确的是()
A. 矩阵A是不可逆的
B. 矩阵A的主对角线元素之和为0
C. 1和-1所对应的特征向量是正交的
D. 方程组Ax=0的基础解系由一个向量组成
题目解答
答案
C. 1和-1所对应的特征向量是正交的
解析
考查要点:本题主要考查矩阵特征值的性质及其相关结论,包括矩阵的可逆性、迹、基础解系以及特征向量的正交性。
解题核心思路:
- 特征值与矩阵可逆性:矩阵不可逆当且仅当其行列式为0,而行列式等于所有特征值的乘积。
- 迹的性质:矩阵的迹等于其特征值之和。
- 基础解系的维数:零特征值的几何重数等于对应齐次方程组基础解系的向量个数。
- 特征向量的正交性:仅对称矩阵的不同特征值对应的特征向量正交,一般矩阵不保证此性质。
破题关键点:
- 选项C需特别注意矩阵是否为对称矩阵,题目未明确说明,因此无法直接应用正交性结论。
选项A:矩阵A是不可逆的
矩阵的行列式等于所有特征值的乘积,即:
$|A| = 0 \times 1 \times (-1) = 0$
行列式为0,矩阵不可逆,故选项A正确。
选项B:矩阵A的主对角线元素之和为0
矩阵的迹(主对角线元素之和)等于特征值之和:
$\text{tr}(A) = 0 + 1 + (-1) = 0$
迹为0,故选项B正确。
选项C:1和-1所对应的特征向量是正交的
仅当矩阵为对称矩阵时,不同特征值对应的特征向量才正交。题目未说明矩阵A是对称矩阵,因此无法保证正交性,选项C不一定成立。
选项D:方程组Ax=0的基础解系由一个向量组成
零特征值的代数重数为1,其几何重数至少为1。对于三阶矩阵,几何重数等于代数重数,因此基础解系由1个向量组成,选项D正确。