题目
[题目]设a1,a2是矩阵A属于不同特征值的特征-|||-向量,证明 a1+a2 不是矩阵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、特征值的性质,以及线性无关的概念。
解题核心思路:通过反证法,假设α₁+α₂是A的特征向量,推导出矛盾。
关键点:
- 不同特征值对应的特征向量线性无关;
- 若α₁+α₂是特征向量,则其线性组合系数必须满足特定关系,导致特征值相等,与已知矛盾。
步骤1:假设α₁+α₂是A的特征向量
设存在特征值λ,使得:
$A(\alpha_1 + \alpha_2) = \lambda (\alpha_1 + \alpha_2).$
步骤2:展开左边表达式
根据特征向量定义,$A\alpha_1 = \lambda_1 \alpha_1$,$A\alpha_2 = \lambda_2 \alpha_2$,代入得:
$A(\alpha_1 + \alpha_2) = \lambda_1 \alpha_1 + \lambda_2 \alpha_2.$
步骤3:建立等式并整理
将左右两边等式联立:
$\lambda_1 \alpha_1 + \lambda_2 \alpha_2 = \lambda \alpha_1 + \lambda \alpha_2.$
移项得:
$(\lambda_1 - \lambda)\alpha_1 + (\lambda_2 - \lambda)\alpha_2 = 0.$
步骤4:利用线性无关性
由于α₁和α₂属于不同特征值,线性无关,故系数必须全为零:
$\lambda_1 - \lambda = 0 \quad \text{且} \quad \lambda_2 - \lambda = 0.$
即$\lambda = \lambda_1 = \lambda_2$,与已知$\lambda_1 \neq \lambda_2$矛盾。
结论:假设不成立,故α₁+α₂不是A的特征向量。