题目
已知 (alpha _1),(alpha _2) 为方程 ( (lambda E - A) )X = 0 的两个不同的解向量,则下列向量中必为 A 的对应于特征值 lambda 的特征向量是( )A. (alpha _1) B. (alpha _2) C. (alpha _1) - (alpha _2) D. (alpha _1) + (alpha _2)
已知$ {\alpha _1},{\alpha _2} $为方程$ \left( {\lambda E - A} \right)X = 0 $的两个不同的解向量,则下列向量中必为$ A $的对应于特征值$ \lambda $ 的特征向量是( )
A. $ {\alpha _1} $
B. $ {\alpha _2} $
C. $ {\alpha _1} - {\alpha _2} $
D. $ {\alpha _1} + {\alpha _2} $
题目解答
答案
C. $ {\alpha _1} - {\alpha _2} $
解析
考查要点:本题主要考查特征向量的性质,特别是同一特征值下特征向量的线性组合仍为特征向量的结论。
解题核心思路:
- 特征向量的定义:若非零向量$\alpha$满足$A\alpha = \lambda \alpha$,则$\alpha$是$A$对应于$\lambda$的特征向量。
- 线性组合的封闭性:同一特征值$\lambda$的特征向量的非零线性组合仍属于该特征值。
- 关键点:题目中$\alpha_1$和$\alpha_2$均为$\lambda$的特征向量,因此它们的差$\alpha_1 - \alpha_2$必然仍属于$\lambda$,且题目保证$\alpha_1 \neq \alpha_2$,故$\alpha_1 - \alpha_2 \neq 0$。
选项分析:
-
选项C($\alpha_1 - \alpha_2$):
由$\alpha_1$和$\alpha_2$均为$\lambda$的特征向量,可得:
$A(\alpha_1 - \alpha_2) = A\alpha_1 - A\alpha_2 = \lambda \alpha_1 - \lambda \alpha_2 = \lambda (\alpha_1 - \alpha_2).$
因此,$\alpha_1 - \alpha_2$满足特征向量的定义,且$\alpha_1 \neq \alpha_2$保证其非零,故必为特征向量。 -
其他选项排除:
- 选项A($A\alpha_1$):若$\lambda \neq 0$,则$A\alpha_1 = \lambda \alpha_1$是特征向量;但若$\lambda = 0$,则$A\alpha_1 = 0$(零向量,非特征向量)。
- 选项B($A\alpha_2$):同理,依赖于$\lambda$是否为零。
- 选项D($\alpha_1 + \alpha_2$):若$\alpha_1$与$\alpha_2$线性相关,则$\alpha_1 + \alpha_2$可能为零向量,但题目未明确说明其线性无关性,故不必然成立。