问题 问答题

设A为三阶方阵,α为三维列向量,已知向量组α,Aα,A2α线性无关,且A3α=3Aα-2A2α.
证明:(Ⅰ)矩阵B=(α,Aα,A4α)可逆;
(Ⅱ)BTB是正定矩阵.

答案

参考答案:

(Ⅰ)由于ACα=CAα-BABα,故

ADα=CABα-BACα=CABα-B(CAα-BABα)=GABα-FAα.

若kAα+kBAα+kCADα=0,即kAα+kBAα+kC(GABα-FAα)=0,

亦即kAα+(kB-FkC)Aα+GkCABα=0,因为α,Aα,ABα线性无关,故

所以,α,Aα,ADα线性无关,因而矩阵B可逆.

(Ⅱ)因为(BTB)T=BT(B)T=BTB,故BTB是对称矩阵,又

,由于矩阵B可逆,恒有Bx≠0,那么恒有xT(BTB)x=(Bx)T(Bx)>0,故二次型xT(BTB)x是正定二次型,从而矩阵BTB是正定矩阵.

解析:

①由

易知

亦可证得B可逆.

②正定矩阵是由二次型引出的,二次型矩阵A是实对称矩阵,因此若要证明A是正定矩阵,应先验证A是对称矩阵.

③要会用定义法证明正定,要熟悉向理的内积:(α,β)=a1b1+a2b2+…+anbnTβ,特别地

那么

单项选择题
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