B = P^-1AP,lambda_0是A,B的一个特征值,alpha是A的关于lambda_0的特征向量,则B的关于lambda_0的特征向量是( )。A. alpha;B. Palpha;C. P^-1alpha;D. P^Talpha.
A. $\alpha$;
B. $P\alpha$;
C. $P^{-1}\alpha$;
D. $P^T\alpha$.
题目解答
答案
解析
本题考查相似矩阵的特征值与特征向量的关系。解题的关键思路是根据特征值和特征向量的定义,结合已知条件$B = P^{-1}AP$,推导出$B$关于$\lambda_0$的特征向量。
已知$\lambda_0$是$A$的一个特征值,$\alpha$是$A$的关于$\lambda_0$的特征向量,根据特征值和特征向量的定义可得:
$A\alpha = \lambda_0\alpha$,其中$\alpha\neq 0$。
又因为$B = P^{-1}AP$,我们要找到$B$关于$\lambda_0$的特征向量,设$B$关于$\lambda_0$的特征向量为$\xi$,则需满足$B\xi = \lambda_0\xi$,$\xi\neq 0$。
我们对$B = P^{-1}AP$两边同时右乘$P^{-1}\alpha$,可得:
$B(P^{-1}\alpha)=(P^{-1}AP)(P^{-1}\alpha)$
根据矩阵乘法的结合律$(AB)C = A(BC)$,上式可进一步化简为:
$B(P^{-1}\alpha)=P^{-1}A(PP^{-1})\alpha$
因为$PP^{-1}=E$(单位矩阵),所以有:
$B(P^{-1}\alpha)=P^{-1}A\alpha$
再将$A\alpha = \lambda_0\alpha$代入上式,得到:
$B(P^{-1}\alpha)=P^{-1}(\lambda_0\alpha)$
根据矩阵数乘的性质$k(AB)=(kA)B = A(kB)$($k$为常数),可得:
$B(P^{-1}\alpha)=\lambda_0(P^{-1}\alpha)$
由于$\alpha\neq 0$,且$P$可逆,所以$P^{-1}\alpha\neq 0$。
综上,$P^{-1}\alpha$满足$B\xi = \lambda_0\xi$($\xi = P^{-1}\alpha\neq 0$),所以$B$的关于$\lambda_0$的特征向量是$P^{-1}\alpha$。