问:如何判断两个矩阵相似
- 答:答:根据题目知道A是对角矩阵,找A的相似对角矩阵。
一个矩阵相似对角阵的充分必要条件是:ni重特征值λ的特征向量有ni个。即r(λiE-A)=n-ni
根据原理我们求ABCD的特征值为:
特征值1为2重特征值,其对于的矩阵(E-A)的秩,r(E-A)=3-2=1
选项A,r(E-A)=2
选项B,r(E-A)=2
选项C,r(E-A)=1
选项D,r(E-A)=2
所以答案选择C
扩展知识:
相似矩阵的定义是:
设
A,B
都是
n
阶矩阵,若有可逆矩阵
P
,使
P^{-1}AP=B
则称
B
是
A
的相似矩阵,或说
A
和
B
相似。
特征向量:
矩阵A线性变换后,有某一些向量仍然在变后的空间保持原有的方向,只是这些向量被拉伸或者压缩的了,称为特征向量。
特征值:
矩阵进行同一个维度的空间线性变换后,保持方向不变的特征向量的拉伸或者压缩的倍数即是特征值, (验证在文末,参照“备注验证B”) - 答:如果给定两个具体的n阶方阵A和B,A和B相似的充要条件是λ-矩阵λI-A和λI-B相抵,这个只要对λ-矩阵做初等变换就可以判定
如果给定两个具体的n阶实对称矩阵A和B,要判定是否合同只要把它们都化到合同标准型就行了,尽管此时相似是合同的充分条件,但判定相似代价要大不少
问:判断两个矩阵是否相似的方法?
- 答:这得从矩阵相似的定义说起。
相似的定义为:对n阶方阵A、B,若存在可逆矩阵P,使得P^(-1)AP=B,则称A、B相似.
从定义出发,最简单的充要条件即是:对于给定的A、B,能够找到这样的一个P,使得:P^(-1)AP=B;或者:能够找到一个矩阵C,使得A和B均相似于C.
进一步地,如果A、B均可相似对角化,则他们相似的充要条件为:A、B具有相同的特征值.
再进一步,如果A、B均为实对称矩阵,则它们必可相似对角化,可以直接计算特征值加以判断(与2情况不同的是:2情况必须首先判断A、B可否相似对角化).
A、B相似的等价条件还有:
A、B均为n阶方阵,则以下命题等价:
(1)A~B;
(2)λE-A≌λE-B
(3)λE-A与λE-B有相同的各阶行列式因子
(4)λE-A与λE-B有相同的各阶不变因子
(5)λE-A与λE-B有相同的初等因子组
问:如何快速判断两个矩阵是否相似?谢谢
- 答:分别求出行列式因子,如果相同则相似;
或者分别求出不变因子,如果相同则相似; - 答:判断方法
:判断两个矩阵是否相似的辅助方法:(1)判断特征值是否相等;
(2)判断行列式是否相等;
(3)判断迹是否相等;
(4)判断秩是否相等。
以上条件可以作为判断矩阵是否相似的必要条件,而非充分条件。
两个矩阵若相似于同一对角矩阵,这两个矩阵相似。 - 答:先求三者的特征值,再通过求出特征向量的秩,秩相同的相似,题目中b、c相似,a不相似