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摘要:本节我们来介绍一下矩阵方程的相关问题网赚项目,对于矩阵方程是我们在考试中很容易考察的一个,换个角度看,当X可逆时,这个矩阵方程不就是相似矩阵的问题吗,那么本节就和岩宝来一起探究一下.
例1.设分别是复数域上的级,级矩阵,证明:矩阵方程只有零解的充要条件是没有公共特征值.
证明:充分性,因为没有公共特征值,所以的特征多项式和的特征多项式没有公共特征根,即
于是存在使得
代入矩阵可得
即有,即可逆.
由可得,故.
必要性. 设为矩阵的公共特征值矩阵可逆的条件是什么,由于
从而也有公共特征值,设
令则
矛盾.
例2.(2020武汉大学)已知为正定矩阵,若矩阵方程有唯一解,证明:是正定矩阵.
证明:由于有唯一解,所以
上式取转置结合为正定矩阵可知
这说明也是矩阵方程的解,根据唯一解可知,接下来我们对于两边取共轭得
则也为矩阵方程的的解,即.
即为实对称矩阵,进而B的特征值均为实数,进而的特征值均为实数,现在任取为B的一个实特征值,为对应的实特征向量,即有
那么取转置也有,即有
由于为正定矩阵,所以0,alpha^{T}Calpha>0″ data-formula-type=”inline-equation”>,从而结合上式可知0″ data-formula-type=”inline-equation”>,即的特征值均大于0,所以也为正定矩阵.
这里岩宝也给出一个类似的题目,请大家作为练习;
练习1.已知为级矩阵,A的特征多项式为,证明:可逆的充要条件是无公共特征值.
例3.设分别是数域上的级,级方阵,证明:如果与有个两两不等的公共特征值,那么矩阵方程有秩为r的矩阵解.
证明:设两两不等,它们是与的公共特征值,则它们也是的特征值,从而在中有非零向量使得

同时,在中有非零向量使得,于是,现在令
则C是矩阵矩阵可逆的条件是什么,满足
这说明C是矩阵方程的解,下面证明;
我们注意到是线性无关的,同时也是线性无关的,所以
一方面我们有
另一方面根据秩不等式可得
所以
练习2.给定实矩阵为
求一个可逆矩阵,使得.
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