题目
设n阶可逆矩阵A有一个特征值为2,对应的特征向量为x,则下列等式中不正确的是()。A. Ax=2xB. A^-1x=(1)/(2)xC. A^-1x=2xD. A^2X=4x
设n阶可逆矩阵A有一个特征值为2,对应的特征向量为x,则下列等式中不正确的是()。
A. $Ax=2x$
B. $A^{-1}x=\frac{1}{2}x$
C. $A^{-1}x=2x$
D. $A^2X=4x$
题目解答
答案
C. $A^{-1}x=2x$
解析
本题考查可逆矩阵特征值与特征向量的性质。解题思路是根据特征值与特征向量的定义以及可逆矩阵的性质,对每个选项逐一进行分析判断。
选项A
根据特征值与特征向量的定义:设$A$是$n$阶矩阵,如果存在数$\lambda$和非零$n$维列向量$x$,使得$Ax = \lambda x$成立,则称$\lambda$是矩阵$A$的特征值,$x$是矩阵$A$属于特征值$\lambda$的特征向量。
已知$n$阶可逆矩阵$A$有一个特征值为$2$,对应的特征向量为$x$,所以$Ax = 2x$,选项A正确。
选项B
因为$A$可逆,在$Ax = 2x$两边同时左乘$A^{-1}$,可得:
$A^{-1}Ax = A^{-1}(2x)$
根据逆矩阵的性质$A^{-1}A = E$($E$为单位矩阵),则$Ex = A^{-1}(2x)$,又因为$Ex = x$,所以$x = 2A^{-1}x$。
两边同时除以$2$,得到$A^{-1}x = \frac{1}{2}x$,选项B正确。
选项C
由选项B的分析可知$A^{-1}x = \frac{1}{2}x$,而不是$A^{-1}x = 2x$,所以选项C错误。
选项D
因为$Ax = 2x$,所以$A^2x = A(Ax)$,将$Ax = 2x$代入可得:
$A^2x = A(2x)$
根据矩阵乘法的结合律$A(2x)=2(Ax)$,再将$Ax = 2x$代入可得:
$A^2x = 2\times 2x = 4x$
选项D正确。