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高等代数与解析几何 习题解答8

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高等代数与解析几何 习题解答8 1lÙ ‚5C† § 1 ‚5˜m�ÄC††‹IC† 1. � V  n‘‚5˜m, η1, η2, · · · , ηn  V �˜‡Ä. α1 = η1 + η2 + · · ·+ ηn, α2 = η2 + · · ·+ ηn, · · · , αn = ηn (1) y²: α1, α2, · · · , αn  V �˜‡Ä; (2) ¦dÄ η1, η2, · · · , ηn �Ä α1, α2, · · · , αn �LÞÝ ; (3) � α3Ä η1, η2, · · · , ηn...

高等代数与解析几何 习题解答8
1lÙ ‚5C† § 1 ‚5˜m�ÄC††‹IC† 1. � V  n‘‚5˜m, η1, η2, · · · , ηn  V �˜‡Ä. α1 = η1 + η2 + · · ·+ ηn, α2 = η2 + · · ·+ ηn, · · · , αn = ηn (1) y²: α1, α2, · · · , αn  V �˜‡Ä; (2) ¦dÄ η1, η2, · · · , ηn �Ä α1, α2, · · · , αn �LÞÝ ; (3) � α3Ä η1, η2, · · · , ηn e�‹I (a1, a2, · · · , an), ¦ α3Ä α1, α2, · · · , αn e�‹I. ): (1), (2) Ϗ (α1, α2, · · · , αn) = (η1, η2, · · · , ηn)   1 0 · · · 0 1 1 · · · 0 ... ... . . . ... 1 1 · · · 1   , � T =   1 0 · · · 0 1 1 · · · 0 ... ... . . . ... 1 1 · · · 1   , K T Œ_, l α1, α2, · · · , αn  V �Ä, …dÄ η1, η2, · · · , ηn �Ä α1, α2, · · · , αn �LÞÝ  T . (3) � α = (η1, η2, · · · , ηn)   a1 ... an   , § 1 ‚5˜m�ÄC††‹IC† · 39 · K α = (α1, α2, · · · , αn)A−1   a1 ... an   , ¤± α3Ä α1, α2, · · · , αn e�‹I (a1, a2 − a1, a3 − a2, · · · , an − an−1). 2. 3 K4 ¥, ¦dÄ ξ1, ξ2, ξ3, ξ4 �Ä η1, η2, η3, η4 �LÞÝ , ¿¦•þ α3½Äe�‹I. (1) ξ1 = (1, 0, 0, 0), ξ2 = (0, 1, 0, 0), ξ3 = (0, 0, 1, 0), ξ4 = (0, 0, 0, 1); η1 = (2, 1,−1, 1), η2 = (0,−1, 1, 0), η3 = (−1,−1, 2, 1), η4 = (2, 1, 1, 3); α = (x1, x2, x3, x4)3 η1, η2, η3, η4 e�‹I; (2) ξ1=(1, 2,−1, 0), ξ2=(1,−1, 1, 1), ξ3=(−1, 2, 1, 1), ξ4=(−1,−1, 0, 1); η1 = (2, 1, 0, 1), η2 = (0, 1, 2, 2), η3 = (−3,−1,−1, 1), η4 = (1, 3, 1, 2); α = (1, 0, 0, 0)3 ξ1, ξ2, ξ3, ξ4 e�‹I; (3) ξ1=(1, 1, 1, 1), ξ2=(1, 1,−1,−1), ξ3=(1,−1, 1,−1), ξ4=(1,−1,−1, 1); η1 = (1, 1, 0, 1), η2 = (2, 1, 2, 1), η3 = (1, 1, 1, 0), η4 = (0, 1,−1,−1); α = (1, 0, 0,−1) 3 η1, η2, η3, η4 e�‹I. ): (1) T =   2 0 −1 2 1 −1 −1 1 −1 1 2 1 1 0 1 3  ,   y1 y2 y3 y4   = T−1   x1 x2 x3 x4   = 12   −1 −5 −5 4 2 0 2 −2 −2 −4 −4 4 1 3 3 −2     x1 x2 x3 x4   = 1 2   −x1 − 5x2 − 5x3 + 4x4 2x1 + 2x3 − 2x4 −2x1 − 4x2 − 4x3 + 4x4 x1 + 3x2 + 3x3 − 2x4   . (2) T =   1 0 0 1 1 1 −1 1 0 1 0 1 0 0 2 0  , α3Ä ξ1, ξ2, ξ3, ξ4 e�‹I 113   3 5 −2 −3  . · 40 · 1lÙ ‚5C† (3) T = 1 4   3 6 3 −1 1 0 1 3 −1 2 1 −1 1 0 −1 −1  , ξ3Äη1, η2, η3, η4 e�‹I   −2 4 −5 3  . 3. UþK (2), ¦˜•þ, §3Ä ξ1, ξ2, ξ3, ξ4 e�‹I´3Ä η1, η2, η3, η4 e�‹I� 2�. ): (0, 4, 2, 6). 4. �K[x]n L«Xê3ê K ¥gê�u n�õ‘ª|¤�‚5˜m. fi(x) = (x− a1) · · · (x− ai−1)(x− ai+1) · · · (x− an), i = 1, · · · , n, Ù¥ ai ∈ K (i = 1, 2, · · · , n)p؃Ó�ê. (1) y²: f1(x), f2(x), · · · , fn(x) |¤ K[x]n �˜‡Ä; (2) � a1, a2, · · · , an �N n gü Š 1, ε1, · · · , εn−1, ¦dÄ 1, x, x2, · · · , xn−1 �Ä f1(x), f2(x), · · · , fn(x)�LÞÝ . ): (1) ‡y f1(x), f2(x), · · · , fn(x) ‚5Ã'=Œ. � k1f1(x) + k2f2(x) + · · ·+ knfn(x) = 0, ©O± x = ai “\þª, � kifi(ai) = 0. Ϗ fi(ai) 6= 0, ¤± ki = 0, i = 1, 2, · · · , n. � f1(x), f2(x), · · · , fn(x) ‚5 Ã'. qÏ dimK[x]n = n, Œ f1(x), f2(x), · · · , fn(x)K[x]n �Ä. (2) ��Ü n gü Š´ 1, ε1, · · · , εn−1. K fi(x) = xn − 1 x− εi = xn − εni x− εi = x n−1 + εix n−2 + ε2ix n−3 + · · ·+ εn−1i , �¤¦LÞÝ    1 εn−11 · · · εn−1n−1 1 εn−21 · · · εn−2n−1 ... ... . . . ... 1 1 · · · 1   . 5. ½Â�Xêõ‘ª 〈x〉0 = 1, 〈x〉 = x, 〈x〉k = x(x− 1)(x− 2) · · · (x− k + 1), k > 1 (1) ¦K[x]5¥dÄ 1, 〈x〉, 〈x〉2, 〈x〉3, 〈x〉4�Ä 1, x, x2, x3, x4�LÞÝ ; § 1 ‚5˜m�ÄC††‹IC† · 41 · (2) ¦K[x]5¥õ‘ª f(x) = 1+x+x 2+x3+x43Ä 1, 〈x〉, 〈x〉2, 〈x〉3, 〈x〉4 e�‹I; ∗(3) y²: n∑ x=0 〈x〉k = 1 k + 1 〈n+ 1〉k+1; ∗(4) dd�Ñê� Dn = n∑ k=0 k4 �ϑúª. ): (1) 1 = 1 x = 〈x〉 x2 = 0 + x+ x(x− 1) = 0 + 〈x〉+ 〈x〉2 x3 = x+ 3x(x− 1) + x(x− 1)(x− 2) = 〈x〉+ 3〈x〉2 + 〈x〉3 x4 = 〈x〉+ 7〈x〉2 + 6〈x〉3 + 〈x〉4 �¤¦LÞÝ  T =   1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 3 7 0 0 0 1 6 0 0 0 0 1   . (2) (1, 4, 11, 7, 1). (3) ´ 〈x+ 1〉k+1 − 〈x〉k+1 = (k + 1)〈x〉k. ¤± n∑ x=0 〈x〉k = 1 k + 1 n∑ x=0 [〈x+ 1〉k+1 − 〈x〉k+1] = 1 k + 1 [ n+1∑ x=1 〈x〉k+1 − n∑ x=0 〈x〉k+1 ] = 1 k + 1 (〈n+ 1〉k+1 − 〈0〉k+1) = 1 k + 1 〈n+ 1〉k+1. (4) Ϗ x4 = 〈x〉+ 7〈x〉2 + 6〈x〉3 + 〈x〉4, ¤± Dn = n∑ x=0 x4 = n∑ x=0 (〈x〉+ 7〈x〉2 + 6〈x〉3 + 〈x〉4) = 1 2 〈n+ 1〉2 + 7 3 〈n+ 1〉3 + 6 4 〈n+ 1〉4 + 1 5 〈n+ 1〉5 = 1 30 n(n+ 1)(2n + 1)(3n2 + 3n− 1). · 42 · 1lÙ ‚5C† § 2 ÄC†é‚5C†Ý �K 1. ‰½ K3�ü‡Ä: ξ1 = (1, 1,−1), ξ2 = (1, 0,−1), ξ3 = (1, 1, 1), η1 = (1,−1, 2), η2 = (2,−1, 2), η3 = (−2, 1, 1). � A K3 �‚5C†, ¦: A ξi = ηi i = 1, 2, 3. (1) ¦dÄ ξ1, ξ2, ξ3 �Ä η1, η2, η3 �LÞÝ ; (2) ¦ A 3Ä ξ1, ξ2, ξ3 e�Ý ; (3) ¦ A 3Ä η1, η2, η3 e�Ý ; (4) � α = (2,−1, 3), ©O¦ A α3Ä ξ1, ξ2, ξ3 †Ä η1, η2, η3 e�‹I. ): � K3IOď ε1 = (1, 0, 0), ε2 = (0, 1, 0), ε3 = (0, 0, 1), - B =   1 1 11 0 1 −1 −1 1   , C =   1 2 −2−1 −1 1 2 2 1   , Kk (ξ1, ξ2, ξ3) = (ε1, ε2, ε3)B, (η1, η2, η3) = (ε1, ε2, ε3)C. (1) du (η1, η2, η3) = (ε1, ε2, ε3)C = (ξ1, ξ2, ξ3)B −1C, �dÄ ξ1, ξ2, ξ3 �Ä η1, η2, η3 �LÞÝ  T = B−1C =   −5 2 −3 3 2 2 3 −3 3 2 2 −1 2   . (2) du (A (ξ1),A (ξ2),A (ξ3)) = (η1, η2, η3) = (ξ1, ξ2, ξ3)B −1C, � A 3Ä ξ1, ξ2, ξ3 e�Ý  A = B−1C =   −5 2 −3 3 2 2 3 −3 3 2 2 −1 2   . § 2 ÄC†é‚5C†Ý �K · 43 · (3) � A 3Ä η1, η2, η3 e�Ý  A ′, K A′ = T−1AT = (B−1C)−1(B−1C)(B−1C) = B−1C =   −5 2 −3 3 2 2 3 −3 3 2 2 −1 2   . (4) α3Ä ξ1, ξ2, ξ3 †Ä η1, η2, η3 e�‹I©O B−1   2−1 3   † C−1   2−1 3   , Ïd A α3Ä ξ1, ξ2, ξ3 e�‹I AB−1   2−1 3   = 1 2   7−11 −1   , A α3Ä η1, η2, η3 e�‹I A′C−1   2−1 3   = 1 2   −76 5   . 2. � A ∼ C, B ∼ D, y²:( A 0 0 B ) ∼ ( C 0 0 D ) . y²: 3Œ_Ý T1, T2, ¦� T−11 AT1 = C, T −1 2 BT2 = D, Ïd T = ( T1 0 0 T2 ) Œ_, … T−1 ( A 0 0 B ) T = ( T−11 AT1 0 0 T−12 BT2 ) = ( C 0 0 D ) . ¤± ( A 0 0 B ) ∼ ( C 0 0 D ) . · 44 · 1lÙ ‚5C† 3. � A Œ_, y²: AB † BA ƒq. y²: du A−1(AB)A = BA, � AB ∼ BA. 4. � A Œ_, … A ∼ B, y²: B Œ_, … A−1 ∼ B−1. y²: du T,A�Œ_, ¤± B Œ_, … B−1 = (T−1AT )−1 = T−1A−1T, � A−1 ∼ B−1. 5. � A ∼ B, y²: AT ∼ BT. y²: 3Œ_Ý T , ¦� T−1AT = B. � BT = (T−1AT )T = TTATT−T. 6. � A ∼ B, f(x) ∈ K[x], y²: f(A) ∼ f(B). y²: 3Œ_Ý T , ¦� T−1AT = B. � T−1(f(A))T = f(T−1AT ) = f(B). 7. y²:   λ1 λ2 . . . λn   ∼   λi1 λi2 . . . λin   , Ù¥ (i1, i2, · · · , in)´ (1, 2, · · · , n)�˜‡ü�. y²: � V ´ n‘‚5˜m, ε1, · · · , εn ´ V �Ä. A  V �‚5C†, ½Â A εi = λiεi, K A 3Ä ε1, · · · , εn e�Ý  A =   λ1 λ2 . . . λn   . du (i1, i2, · · · , in) ´ (1, 2, · · · , n) �˜‡ü�, Ïd εi1 , · · · , εin E V � Ä, A εij = λijεij , j = 1, · · · , n. § 2 ÄC†é‚5C†Ý �K · 45 · � A 3Ä εi1 , · · · , εin e�Ý  B =   λi1 λi2 . . . λin   , l A ∼ B. 8. � x, y, z ∈ K , - A =   x y zy z x z x y   , B =   z x yx y z y z x   , C =   y z xz x y x y z   . y²: A,B,C *dƒq. y²: �˜†Ý P =   0 1 00 0 1 1 0 0   , Q =   0 0 11 0 0 0 1 0   , K P,Q�Œ_, … P−1AP = C, Q−1AQ = B, ¤± A ∼ B, A ∼ C. dƒq'X�D45, Œ� B ∼ C. ∗9. y²:   1 1 · · · 1 1 1 · · · 1 ... ... . . . ... 1 1 · · · 1   n ∼   n 0 · · · 0 0 0 · · · 0 ... ... . . . ... 0 0 · · · 0   . y²: � V ´ n‘‚5˜m, ε1, · · · , εn ´ V �Ä. A  V �‚5C†, ½Â A εi = ε1 + ε2 + · · ·+ εn, i = 1, 2, · · · , n. K A 3Ä ε1, · · · , εn e�Ý  A =   1 1 · · · 1 1 1 · · · 1 ... ... . . . ... 1 1 · · · 1   n . · 46 · 1lÙ ‚5C† q´ α1 = ε1 + ε2 + · · ·+ εn, α2 = ε1 − ε2, · · · , αn = ε1 − εn E V �Ä, … A 3Ä α1, · · · , αn e�Ý  B =   n 0 · · · 0 0 0 · · · 0 ... ... . . . ... 0 0 · · · 0   . l A ∼ B. § 3 ‚5C†�A�Š†A�•þ 1. ¦Eêþ‚5˜m V �‚5C† A �A�Š†A�•þ, � A 3 V �˜‡Äe�Ý ´: (1) A = ( 2 5 4 3 ) ; (2) A = ( 0 a −a 0 ) (a 6= 0); (3) A =   1 1 1 1 1 1 −1 −1 1 −1 1 −1 1 −1 −1 1  ; (4) A =   5 6 −3−1 0 1 1 2 −1  ; (5) A =   0 0 10 1 0 1 0 0  ; (6) A =   0 −2 −1−2 0 −1 −1 −3 1  ; (7) A =   4 3 0−3 −2 0 2 −6 2  . ): êiL«A�Š, ;�3��•þÒ´ƒA�˜‡A�•þ. (1) 7, (1, 1); −2, (5,−4). (2) ai, (1, i); −ai, (i, 1). (3) 2, k(1, 1, 0, 0) + l(1, 0, 1, 0) +m(1, 0, 0, 1); −2, (−1, 1, 1, 1). (4) 2, (−2, 1, 0); 1 +√3, (−3, 1,−2 +√3); 1−√3, (−3, 1,−2 −√3). (5) 1, k(1, 0, 1) + l(0, 1, 0); −1, (−1, 0, 1). (6) −3, (1, 1, 1); 2, (1, 1,−4). § 3 ‚5C†�A�Š†A�•þ · 47 · (7) 2, (0, 0, 1); 1, (−1, 1, 8). 2. y²: îAp�˜m���C†�A�Š (Xk�{)U´ ±1. y²: � α´áu��C† A �A�Š λ0 �A�•þ, K 0 6= (α,α) = (A α,A α) = λ20(α,α), Ïd λ20 = 1, λ0 = ±1. 3. y²: ˜"Ý (,‡˜�u"�Ý ) �A�Š�". y²: � α´áu˜"Ý A�A�Š λ0 �A�•þ, K Aα = λ0α. d u 0 = Akα = λk0α, Œ� λk0 = 0, λ0 = 0. 4. � A = (a1, a2, · · · , an) ∈ Rn (ai Ø�"), ¦Ý ATA�A�Š† A�•þ. ): � ai 6= 0. A�Š 0éA�A�•þ´ αj = (0, · · · , 0,ai, · · · ,−aj, 0, · · · , 0) j i , (j=1, · · · , i−1, i+1, · · · , n) �‚5|Ü. A�Š n∑ j=1 a2j�A�•þ´(a1 , · · · , an). 5. � A ∈Mn(K). y²: 3K þ�˜‡gê؇L n2�õ‘ª f(x), ¦ f(A) = 0. y²: ϏMn(K) ´ K þ n 2 ‘‚5˜m, � E,A,A2, · · · , An2−1, An2 ‚5ƒ'. u´3Ø�"� ai ∈ K, i = 1, · · · , n2 ¦� a0E + a1A+ · · ·+ an2−1An2−1 + an2An2 = 0. - f(x) = an2x n2 + an2−1x n2−1 + · · ·+ a1x+ a0, K f(A) = 0. ∗6. � A = (aij) ∈Mn(K), fª∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣ ai1i1 ai1i2 · · · ai1ik ai2i1 ai2i2 · · · ai2ik ... ... . . . ... aiki1 aiki2 · · · aikik ∣∣∣∣∣∣∣∣∣∣ , (1 6 i1 < i2 < · · · < ik 6 n), · 48 · 1lÙ ‚5C† ¡ A�˜‡ k�Ìfª. -A�õ‘ª χA(λ) = |λE −A| = λn − a1λn−1 + · · · + (−1)n−1an−1λ+ (−1)nan. y²: ak �u A��Ü k�ÌfªƒÚ. y²: r |λE −A|�z�   −a1j −a2j ... λ− ajj ... −anj   Ñ ¤ü�:   0 ... 0 λ 0 ... 0   †   −a1j −a2j ... −ajj ... −anj   K1�ª |λE −A| Œ©) 2n ‡ n�1�ªƒÚ, Ù¥z‡1�ª��Ñ´ þãü«/ªƒ˜. � Ak ?˜¹k k ‡ λ�f1�ª, Ù λ ?u j1, · · · , jk �, ò Ak Uù k�Ðm, � Ak = λ k · (−1)n−kDn−k, Ù¥ Dn−k 3 A¥y�1 j1, · · · , jk �!1 j1, · · · , jk 1 ��� n − k � Ìfª. �ù k ‡ λ�H n�1�ª¥¤kŒU� k ‡ ˜, K Dn−k Ò�H ¤k Ckn ‡Ìfª. l χA(λ)¥ λ n−k �Xê�u (−1)k ¦± A�¤k k� ÌfªƒÚ. Ïd ak  A�¤k k�ÌfªƒÚ. ∗7. y²: AB † BA kƒÓ�A�Š. y²: ŠâSK 5–8�1 4K, � |A| 6= 0, AC = CAž, k∣∣∣∣∣ A BC D ∣∣∣∣∣ = |AD −CB|. § 3 ‚5C†�A�Š†A�•þ · 49 · Ïd ∣∣∣∣∣ λE BA E ∣∣∣∣∣ = |λE −AB|. qÏ ( 0 E E 0 )( λE B A E )( 0 E E 0 ) = ( E A B λE ) , ü>�1�ª, =�∣∣∣∣∣ E AB λE ∣∣∣∣∣ = |λE −BA| = ∣∣∣∣∣ λE BA E ∣∣∣∣∣ = |λE −AB|. Ïd AB † BA kƒÓ�A�õ‘ª, l kƒÓ�A�Š. ∗8. � A ∈ Mn(C). y²: 3Œ_Ý T ∈ GL(n,C), ¦ T−1AT þ n�Ý . y²: é n ^êÆ8B{. � n = 1ž(Øg,¤á. y�(Øé n − 1 �Ý ¤á. � λ1 ´ A�˜‡A�Š, ƒA�A�•þ´ α1 ∈ Cn. r α1 *¿¤ Cn �Ä α1, α2, · · · , αn. - T1 = (α1, α2, · · · , αn), K T1 Œ_, … AT1 = T1 ( λ1 ∗ 0 A1 ) , = T−11 AT1 = ( λ1 ∗ 0 A1 ) , Ù¥ A1 ∈Mn−1(C). d8Bb�, 3Œ_Ý T2 ∈Mn−1(C), ¦� T−12 A1T2 =   λ2 ∗ . . . 0 λn   , - T = T1 ( 1 0 0 T2 ) , K T Œ_, … T−1AT =   λ1 ∗ . . . 0 λn   . ∗9. � A ∈ Mn(C), f(x)˜EXêõ‘ª. y²: XJ A��ÜA�Š  λ1, λ2, · · · , λn, K f(A)��ÜA�Š f(λ1), f(λ2), · · · , f(λn). · 50 · 1lÙ ‚5C† y²: dSK 8, 3Œ_Ý T , ¦ T−1AT =   λ1 ∗ λ2 . . . 0 λn   , ùp λ1, · · · , λn ´ A��ÜA�Š. l T−1f(A)T = f(T−1AT ) = f     λ1 ∗ λ2 . . . 0 λn     =   f(λ1) ∗ f(λ2) . . . 0 f(λn)   . ¤± f(λ1), f(λ2), · · · , f(λn) f(A)��ÜA�Š. § 4 Œé�z‚5C† 1. SK 8–3 1˜K¥�Ý , = ´Œ±é�z�? 3Œé�z�œ¹ e, ¦ÑƒA�LÞÝ Úé�Ý . ): (1) T = ( 1 5 1 −4 ) , T−1AT = diag(7,−2). (2) T = ( 1 i i 1 ) , T−1AT = diag(ai,−ai). (3) T =   −1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1  , T−1AT = diag(−2, 2, 2, 2). (4) T =   −2 −3 −31 1 1 0 −2 +√3 −2−√3  , T−1AT = diag(2, 1 + √3, 1 − √ 3). § 4 Œé�z‚5C† · 51 · (5) T =   −1 1 00 0 1 1 1 0  , T−1AT = diag(−1, 1, 1). (6), (7) ،é�z. 2. 3K[x]n ¥, ¦‡©C† D : D(f(x)) = f ′(x) �A�õ‘ª, ¿y²: D 3?ۘ‡Äe�Ý Ñ،U´é�Ý . ): � K[x]n �Ä 1, x, x 2, · · · , xn−1. K D 3ù‡Äe�Ý ´ D =   0 1 0 · · · 0 0 0 2 · · · 0 ... ... ... . . . ... 0 0 0 · · · 0   . l D �A�õ‘ª χD(λ) = λ n. XJ D Œé�z, K3Œ_Ý T ¦ � T−1AT = 0, = D = 0, D Ø´"C†, gñ. 3. � A ê K þ n‘‚5˜m V �‚5C†, ÷v A 2 = A . ¦ A �A�Š, ¿y² A Œé�z. y²: � V1 = {A α | α ∈ V }, V2 = {α−A α | α ∈ V }. Ké?¿� α ∈ V , k α = A α+ (α−A α), Ïd V = V1 + V2. e α ∈ V1 ∩ V2, K α = A β = γ −A γ, β, γ ∈ V. u´ A α = A 2β = A β = α, (∗) A α = A γ −A 2γ = A γ −A γ = 0. (∗∗) ¤± α = A α = 0, = V1 ∩ V2 = 0. ù�Òy² V = V1 ⊕ V2. · 52 · 1lÙ ‚5C† éu V1 ¥�•þ α, k (*)ª¤á, `² V1 ´áuA�Š 1�A�f˜m. a q/d (**)ªŒ� V2 ´áuA�Š 0�A�f˜m. ŠâíØ 4.5, A Œé �z. A �A�Š 0, 1. (5: Œ|^SK 9�{\±y²) 4. � A = ( 1 1 1 0 ) . (1) kòÝ Aé�z, 2¦ An; ∗(2) |^þã(J, ¦ÜÅ@êê� (ë„18ÙöS 6–1.8)�ϑúª. ): (1) A�A�Š 1±√5 2 , ƒA�A�•þ  1 + √ 5 2 1   ,   1− √ 5 2 1   . - T =   1 + √ 5 2 1−√5 2 1 1   , K T−1AT =   1 + √ 5 2 0 0 1−√5 2   . l An = T   ( 1 + √ 5 2 )n 0 0 ( 1−√5 2 )n  T−1 = 1√ 5   1 + √ 5 2 1−√5 2 1 1     ( 1 + √ 5 2 )n 0 0 ( 1−√5 2 )n   ·   1 − 1−√5 2 −1 1 + √ 5 2   = √5 5 ( αn+1 − βn+1 αn − βn αn − βn αn−1 − βn−1 ) , § 4 Œé�z‚5C† · 53 · Ù¥ α = 1 + √ 5 2 , β = 1−√5 2 . (2) - α0 = ( 1 0 ) , α1 = ( 1 1 ) , · · · , αn = ( an+1 an ) , Ù¥ ai ´1 i ‡ÜÅ@êê. K αn = A nα0. ¤± ( an+1 an ) = Anα0 = √ 5 5 ( αn+1 − βn+1 αn − βn αn − βn αn−1 − βn−1 )( 1 0 ) , Ž� an = √ 5 5 (αn − βn) = √ 5 5 [( 1 + √ 5 2 )n − ( 1−√5 2 )n] . 5. � A = (aij) n�þn�Ý . y²: (1) e aii 6= ajj (i 6= j), K A Œé�z; (2) e a11 = a22 = · · · = ann, …–�k˜‡ aij 6= 0 (i 6= j), K A،é �z. y²: (1) du A´þn�Ý , � a11, a22, · · · , ann  A� n ‡A�Š. e� i 6= j ž aii 6= ajj , K A k n ‡ØÓ�A�Š, l A Œé�z. (2) (‡y) ® A�A�Š λ0 = a11 = · · · = ann, X A Œé�z, K 3Œ_Ý T , ¦� T−1AT = diag(λ0, · · · , λ0). u´ A = T   λ0 . . . λ0  T−1 =   λ0 . . . λ0   . = AXþ , †b�gñ. 6. �k©¬é�Ý A =   A1 0 · · · 0 0 A2 · · · 0 ... ... . . . ... 0 0 · · · As   . · 54 · 1lÙ ‚5C† y²: A Œé�z�¿©7‡^‡´z‡ Ai �Œé�z. y²: ¿©5´w,�. ey7‡5. � A Œé�z, K3Œ_Ý T , ¦� T−1AT =   λ1 λ2 . . . λn   . u´ AT = T   λ1 λ2 . . . λn   . - T =   T1 T2 ... Ts   , Ù¥ Ti �1ê�u Ai ��ê ri. K AiTi = Ti   λ1 λ2 . . . λn   . ù`² Ti �š"�•þÑ´ Ai �A�•þ. qÏ T Œ_, � T �1•þ‚5 Ã', Ï Ti �1•þ‚5Ã'. u´ rankTi = Ai ��ê, Ti ��� u Ai ��ê. Ïd Ai k ri ‡‚5Ã'�A�•þ, `² Ai �Œé�z. 7. � λ1, λ2´‚5C† A �ü‡ØÓ�A�Š, ε1, ε2©O´ A �áu A�Š λ1, λ2 �A�•þ. y²: ε1 + ε2 Ø´ A �A�•þ. y²: (‡y) XJ ε1 + ε2 ´ A �áu,‡A�Š λ0 �A�•þ, K A (ε1 + ε2) = λ0(ε1 + ε2). q A (ε1 + ε2) = A ε1 + A ε2 = λ1ε1 + λ2ε2, ¤± (λ1 − λ0)ε1 + (λ2 − λ0)ε2 = 0. § 4 Œé�z‚5C† · 55 · d λ1 6= λ2 Œ� ε1, ε2 ‚5Ã', Ïd λ1 − λ0 = 0, λ2 − λ0 = 0, �� λ1 = λ0 = λ2, gñ. 8. y²: XJ‚5C† A ±z‡š"•þŠ§�A�•þ, K A I þ¦ÈC†. y²: �é,‡š"•þ α k A α = kα, é,˜‡š"•þ β, k A β = mβ. XJ k 6= m, KŠâSK 7�(Ø, α+ β Ø´ A �A�•þ. X J α+ β = 0, Kk A β = −A α = −kα = kβ, † k 6= m gñ. Ïd α+ β ´ š"•þ, †K�gñ. ∗9. � A ∈ Mn(K), y²: XJ rankA+ rank(A − E) = n, K A Œé� z. y²: dSK 5–8.13 , rankA + rank(A − E) = n �¿©7‡^‡´ A2 = A. =é A�?˜�•þ α k Aα = α. q A(A − E) = 0, �é A− E �?˜�•þ β k Aβ = 0. � A��•þ|�4ŒÃ'| α1, · · · , αr, A− E �4ŒÃ'�•þ|  β1, · · · , βn−r (Ϗ rankA + rank(A − E) = n). ey α1, · · · , αr, β1, · · · , βn−r ‚5Ã'. �k r∑ i=1 kiαi + n−r∑ j=1 mjβj = 0. K r∑ i=1 kiAαi + n−r∑ j=1 mjAβj = r∑ i=1 kiAαi = r∑ i=1 kiαi = 0. u´ k1 = · · · = kr = 0, ? m1 = · · · = mn−r = 0. ¤± α1, · · · , αr, β1, · · · , βn−r ‚5Ã'. - T = (α1, · · · , αr, β1, · · · , βn−r), K T Œ_, … AT = A(α1, · · · , αr, β1, · · · , βn−r) = (α1, · · · , αr, β1, · · · , βn−r) ( Er 0 0 0 ) , = AT = T ( Er 0 0 0 ) , · 56 · 1lÙ ‚5C† l T−1AT = ( Er 0 0 0 ) . ∗10. � A ∈ Mn(K), y²: XJ rank(A + E) + rank(A − E) = n, K A Œé�z. y²: †þKaq, Ñ. ∗11. � A,B ∈ Mn(K), … AB = BA. y²: XJ A, B ьé�z, K 3Œ_Ý T ∈Mn(K), ¦ T−1AT † T−1BT ӏé�Ý . y²: � A�ØÓA�Š λ1, λ2, · · · , λs, Ù¥ λi �­ê ri. du A Œé�z, 3Œ_Ý T , ¦ T−1AT = A1 =   λ1Er1 . . . λsErs   . - B1 = T −1BT , K A1B1 = B1A1. - B1 = (Bij), Ù©¬ª† A1 ƒÓ, Kd A1B1 = B1A1 � λiBij = Bijλj u´� i 6= j žk Bij = 0, = B1 =   B11 B22 . . . Bss   . qÏ B Œé�z, B1 Œé�z, l dþKz‡ Bii ьé�z. =3 Œ_Ý Si ∈Mri(K)¦ S−1i BiiSi =   λi1 . . . λiri   . - T = T1   S1 . . . Ss   , § 5 ‚5C†�ØCf˜m · 57 · K T Œ_, … T−1AT =   S−11 . . . S−1s     λ1Er1 . . . λsErs     S1 . . . Ss   =   λ1Er1 . . . λsErs   , T−1BT =   S−11 . . . S−1s     B11 . . . Bss     S1 . . . Ss   =   S−11 B11S1 . . . S−1s BssSs   =   λ11 . . . λ1r1 . . . λs1 . . . λsrs   ӏé�/. § 5 ‚5C†�ØCf˜m 1. � A ´‚5˜m V �‚5C†, ® A 3Ä η1, η2, · · · , ηn e�Ý ´ A =   0 1 . . . . . . . . . 1 0   . · 58 · 1lÙ ‚5C† ¦ A �¤kØCf˜m. ): �W ´ A �˜‡š"ØCf˜m. Äky²: W 7¹,‡Ä•þ ηi. � 0 6= α = akηk + · · ·+ anηn ∈W, ak 6= 0. K A k−1α = akη1 ∈W , η1 ∈W . 2� ηk ´¹u W ¥�eIŒ�ĕþ, K ηk−1 = A ηk, ηk−2 = A 2ηk, · · · , η1 = A k−1ηk ∈W. e¡y W = L(η1, · · · , ηk). ^‡y{. Xk α ∈W , � α 6∈ L(η1, · · · , ηk), K α = a1η1 + · · · + amηm, Ù¥am 6= 0,m > k. u´ am−kη1 + · · · + am−1ηk + amηk+1 = A m−k−1α ∈W. qÏ am−kη1 + · · ·+ am−1ηk ∈W , am 6= 0, Œ� ηk+1 ∈ W , gñ. Ïd A � ¤kØCf˜m"f˜m±9 L(η1, · · · , ηk), k = 1, · · · , n. 2. � A îAp�˜m���C†, y²: A �ØCf˜m���֏ ´ A �ØCf˜m. y²: �W ´ A �ØCf˜m, K A (W ) ⊆ W . du��C†7Œ_, Ïd A (W ) =W . éu?¿� β ∈W⊥, α ∈W , 73 γ ∈W ¦ α = A γ. u´ (A β, α) = (A β,A γ) = (β, γ) = 0. ù`² β ∈W⊥, �W⊥´ A �ØCf˜m. 3. �A ´‚5˜m V �‚5C†,W A �ØCf˜m. y²: A (W ) „´ A �ØCf˜m. y²: du W ´ A �ØCf˜m, A (W ) ⊆ W , Ïd A (A (W )) ⊆ A (W ), `² A (W )´ A �ØCf˜m. 4. � V ´Eêþ� n‘‚5˜m, A , B ´ V �‚5C†, … A B = BA . y²: (1) XJ λ´ A �˜‡A�Š, @o, Vλ ´B �ØCf˜m; § 5 ‚5C†�ØCf˜m · 59 · (2) A , B –�k˜‡ú��A�•þ. y²: (1) é?¿� α ∈ Vλ, A (Bα) = B(A α) = B(λα) = λBα. Ïd Bα ∈ Vλ, `² Vλ ´B �ØCf˜m. (2) dþ, Vλ ´B �ØCf˜m, l B|Vλ ´ Vλ þ�‚5C†. u´ B|Vλ kA�Š µ±9ƒA�A�•þ β ∈ Vλ, ¦ Bβ = B|Vλ(β) = µβ. qÏ β ∈ Vλ, A β = λβ. ¤± β ´ A † B �ú�A�•þ.
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分类:理学
上传时间:2012-02-25
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