题目
8、单选 设A,B为同阶实对称矩阵,则A~B的充要条件是(). A r(A)=r(B) B A与B与等价 C |A|=|B| D A,B的特征值相同
8、单选 设A,B为同阶实对称矩阵,则A~B的充要条件是(). A r(A)=r(B) B A与B与等价 C |A|=|B| D A,B的特征值相同
题目解答
答案
为了确定两个同阶实对称矩阵 $A$ 和 $B$ 相似(记作 $A \sim B$)的充要条件,我们需要理解矩阵相似的定义和性质。两个矩阵 $A$ 和 $B$ 相似,如果存在一个可逆矩阵 $P$,使得 $B = P^{-1}AP$。 对于实对称矩阵,有一个重要的性质:实对称矩阵可以对角化。这意味着任何实对称矩阵 $A$ 都可以表示为 $A = QDQ^T$,其中 $Q$ 是一个正交矩阵,$D$ 是一个对角矩阵,对角线上的元素是 $A$ 的特征值。 给定这个性质,两个实对称矩阵 $A$ 和 $B$ 相似当且仅当它们有相同的特征值(包括代数重数)。这是因为如果 $A$ 和 $B$ 相似,那么它们有相同的特征多项式,因此有相同的特征值。反之,如果 $A$ 和 $B$ 有相同的特征值,那么它们可以对角化为相同的对角矩阵 $D$(可能 withdifferent orthogonal matrices $Q$),这意味着它们相似。 现在,我们来分析给定的选项: A. $r(A) = r(B)$:这表示 $A$ 和 $B$ 的秩相等。虽然相似矩阵的秩相等,但秩相等的矩阵不一定相似。例如,矩阵 $\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$ 和 $\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{pmatrix}$ 的秩都是1,但它们不相似。 B. $A$ 与 $B$ 等价:这表示存在可逆矩阵 $P$ 和 $Q$,使得 $B = PAQ$。等价矩阵的秩相等,但等价的矩阵不一定相似。例如,矩阵 $\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$ 和 $\begin{pmatrix} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$ 等价,但它们不相似。 C. $|A| = |B|$:这表示 $A$ 和 $B$ 的行列式相等。虽然相似矩阵的行列式相等,但行列式相等的矩阵不一定相似。例如,矩阵 $\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}$ 和 $\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & -1 \end{pmatrix}$ 的行列式都是1,但它们不相似。 D. $A$ 和 $B$ 的特征值相同:如前所述,两个实对称矩阵相似当且仅当它们有相同的特征值。 因此,正确答案是 $\boxed{D}$。