华北电力大学硕士研究生课程考试试题(A卷)矩阵论答案
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研究生矩阵论课后习题答案(全)习题二习题二1.化下列矩阵为Smith 标准型:(1)222211λλλλλλλλλ??-??-+-??; (2)22220000000(1)00000λλλλλλ-?-??-??; (3)2222232321234353234421λλλλλλλλλλλλλλ??+--+-??+--+-+---??;(4)23014360220620101003312200λλλλλλλλλλλλλλ++?? -----??. 解:(1)对矩阵作初等变换23221311(1)10010000000(1)00(1)c c c c c c r λλλλλλλλλ+--?-→-→?-++,则该矩阵为Smith 标准型为+)1(1λλλ;(2)矩阵的各阶行列式因子为44224321()(1),()(1),()(1),()1D D D D λλλλλλλλλλ=-=-=-=, 从而不变因子为222341234123()()()()1,()(1),()(1),()(1)()()()D D D d d d d D D D λλλλλλλλλλλλλλλλ===-==-==-故该矩阵的Smith 标准型为2210000(1)0000(1)0000(1)λλλλλλ??--??-??;(3)对矩阵作初等变换故该矩阵的Smith 标准型为+--)1()1(112λλλ; (4)对矩阵作初等变换在最后的形式中,可求得行列式因子3254321()(1),()(1),()()()1D D D D D λλλλλλλλλ=-=-===, 于是不变因子为2541234534()()()()()1,()(1),()(1)()()D D d d d d d D D λλλλλλλλλλλλλ=====-==-故该矩阵的Smith 标准形为2100000100000100000(1)00000(1)λλλλ-??-??. 2.求下列λ-矩阵的不变因子:(1)210021002λλλ-----??;(2)1001000λαββλαλαββλα+-+?+??-+??;(3)100100015432λλλλ--?-??+??;(4)0012012012002000λλλλ+++??+??. 解:(1)该λ-矩阵的右上角的2阶子式为1,故而33()(2)D λλ=-,所以该λ-矩阵的不变因子为2123()()1,()(2)d d d λλλλ===-;(2)当0β=时,由于4243()(),()()D D λλαλλα=+=+,21()()1D D λλ==,故不变因子为12()()1d d λλ==,2234()(),()()d d λλαλλα=+=+当0β≠时,由于224()[()]D λλαβ=++,且该λ-矩阵中右上角的3阶子式为2(),βλα-+且4(2(),())1D βλαλ-+=,则3()1D λ=,故21()()1D D λλ==,所以该λ-矩阵的不变因子为123()()()1,d d d λλλ===224()[()]d λλαβ=++;(3)该λ-矩阵的右上角的3阶子式为1-,故而4324()2345D λλλλλ=++++,所以该λ-矩阵的不变因子为123()()()1,d d d λλλ=== 4324()2345d λλλλλ=++++;(4)该λ-矩阵的行列式因子为123()()()1,D D D λλλ===44()(2)D λλ=+,所以该λ-矩阵的不变因子为123()()()1,d d d λλλ===44()(2)d λλ=+.3.求下列λ-矩阵的初等因子:(1)333232212322λλλλλλλλ??++??--+--+??;(2)322322 2212122122λλλλλλλλλλ??-+--+??-+--??. 解:(1)该λ-矩阵的行列式因子为212()1,()(1)(1)D D λλλλ==+-,故初等因子为21,(1)λλ+-;(2) 该λ-矩阵的行列式因子为212()1,()(1)(1)D D λλλλλ=-=+-,故不变因子为因此,初等因子为1,1,1λλλ+--.4.求下列矩阵的Jordan 标准形:(1)131616576687------??;(2)452221111-----??;(3)3732524103---??--??;(4)111333222-----??;(5)***********????-????--??;(6)1234012300120001??. 解:(1)设该矩阵为A ,则210001000(1)(3)E A λλλ??-→??-+??,故A 的初等因子为2(1)(3)λλ-+,则A 的Jordan 标准形为300011001-;(2)设该矩阵为A ,则310001000(1)E A λλ-→??-??,故A 的初等因子为3(1)λ-,从而A 的Jordan 标准形为110011001;(3)设该矩阵为A ,则210001000(1)(1)E A λλλ?? -→??-+??,故A 的初等因子为从而A 的Jordan 标准形为1000000i i -?? ; (4)设该矩阵为A ,则21000000E A λλλ??-→??,故A 的初等因子为2,λλ,从而A 的Jordan 标准形为000001000; (5)设该矩阵为A ,则210001000(1)E A λλλ??-→??+??,故A 的初等因子为2,(1)λλ+,从而A 的Jordan 标准形为000011001--??; (6)设该矩阵为A ,则1234012300120001E A λλλλλ-------??-=??--??-?? ,该λ-矩阵的各阶行列式因子为123()()()1,D D D λλλ===44()(1)D λλ=-,则不变因子为123()()()1,d d d λλλ===44()(1)d λλ=-,故初等因子为4(1)λ-,则A 的Jordan 标准形为1100011000110001. 5.设矩阵142034043A ??=--??,求5A .解:矩阵A 的特征多项式为2()(1)(5)A f I A λλλλ=-=--,故A 的特征值为11λ=,235λλ==.属于特征值11λ=的特征向量为1(1,0,0)Tη=,属于235λλ==的特征向量为23(2,1,2),(1,2,1)T Tηη==-.设123121[,,]012021P ηηη==-,100050005?? Λ=??,则1A P P -=Λ.,故4455144441453510354504535A P P -??-?=Λ=-. 6.设矩阵211212112A --=--??-??,求A 的Jordan 标准形J ,并求相似变换矩阵P ,使得1 P AP J -=.解:(1) 求A 的Jordan 标准形J .221110021201011200(1)I A λλλλλλ--=-+→- ---,故其初等因子为21,(1)λλ--,故A 的Jordan 标准形100011001J ??=??.(2)求相似变换矩阵P .考虑方程组()0,I A X -=即1231112220,111x x x --= ?--??解之,得12100,111X X== ? ? ? ?-.其通解为1122k X k X +=1212k k k k ?? ?-??,其中21,k k 为任意常数.考虑方程组11212121211111122200021110002k k k k k k k k k -- -→-+----,故当1220k k -=时,方程组有解.取121,2k k ==,解此方程组,得3001X ??= ? ???.则相似变换矩阵123100[,,]010111P X X X ??==??-??.7.设矩阵102011010A ??=-??,试计算8542234A A A A I -++-. 解: 矩阵A 的特征多项式为3()21A f I A λλλλ=-=-+,由于8542320234(21)()(243710)f λλλλλλλλλ-++-=-++-+,其中532()245914f λλλλλ=+-+-. 且32A A I O -+=,故8542234A A A A I -++-=2348262437100956106134A A I --??-+=--??.8.证明:任意可逆矩阵A 的逆矩阵1A -可以表示为A 的多项式. 证明:设矩阵A 的特征多项式为12121()n n n A n n f I A a a a a λλλλλλ---=-=+++++L ,则12121n n n n n A a A a A a A a I O ---+++++=L ,即123121()n n n n n A A a A a A a I a I ----++++=-L ,因为A 可逆,故(1)0nn a A =-≠,则9.设矩阵2113A -??=,试计算4321(5668)A A A A I --++-.解: 矩阵A 的特征多项式为2()57A f I A λλλλ=-=-+,则227A A I O -+=,而432225668(57)(1)1λλλλλλλλ-++-=-+-+-,故14321111211(5668)()12113A A A A I A I -----++-=-==-.10.已知3阶矩阵A 的三个特征值为1,-1,2,试将2n A 表示为A 的二次式. 解: 矩阵A 的特征多项式为()(1)(1)(2)A f I A λλλλλ=-=-+-,则设22()()n f g a b c λλλλλ=+++,由(1)0,(1)0,(2)0,f f f =-==得解之,得2211(21),0,(24)33n n a b c =-==--,因此2222211(21)(24)33n n n A aA bA cI A I =++=---.11.求下列矩阵的最小多项式:(1)311020111-;(2)422575674-??----??;(3)n 阶单位阵n I ;(4)n 阶方阵A ,其元素均为1;(5)0123103223013210a a a a a a a a B a a a a a a a a --?=??--??--??. 解:(1) 设311020111A -=??,则231110002002011100(2)I A λλλλλλ---=-→-----,故该矩阵的最小多项式为2(2)λ-.(2) 设422575674A -=----??,则2(2)(511)I A λλλλ-=--+,故该矩阵有三个不同的特征值,因此其最小多项式为2(2)(511)λλλ--+(3) n 阶单位阵n I 的最小多项式为()1m λλ=-. (4) 因为1()n I A n λλλ--=-,又2A nA =,即2A nA O -=,故该矩阵的最小多项式为()n λλ-.(5)因为22222200123[2()]I B a a a a a λλλ-=-++++,而2222200123()2()m a a a a a λλλ=-++++是I B λ-的因子,经检验知()m λ是矩阵B 的最小多项式.。
第一套试题答案一(10分)、证明:(1)设11k x +22k x +33k x =0, ①用σ作用式①两端,有111k x λ+222k x λ+333k x λ=0 ②1λ⨯①-②,有21223133()()0k x k x λλλλ-+-= ③再用σ作用式③两端,有2122231333()()0k x k x λλλλλλ-+-= ④ ③⨯2λ-④,有313233()()0k x λλλλ--=。
由于123,,λλλ互不相等,30x ≠,因此30k =,将其代入④,有20k =,利用①,有10k =。
故1x ,2x ,3x 是线性无关的。
(2)用反证法。
假设1x +2x +3x 是σ的属于特征值λ的特征向量,于是有123123()()x x x x x x σλ++=++即112223123()x x x x x x λλλλ++=++112223()()()0x x x λλλλλλ-+-+-=由于1x ,2x ,3x 线性无关,因此123λλλλ===,这与123,,λλλ互不相等矛盾。
所以,1x +2x +3x 不是σ的特征向量。
二(10分)、解:2312321232()()1;()(2);()(2)()1;()(2);()(2)1()(2)(2)A D D D d d d A λλλλλλλλλλλλλλλλλλλλ==-=-==-=-⎛⎫⎪- ⎪ ⎪-⎝⎭的行列式因子分别为,不变因子分别为,于是的Smith 标准形为.三(10分)、解:11121634E A λλλλ+⎛⎫ ⎪-= ⎪ ⎪---⎝⎭210001000(1)λλ⎛⎫ ⎪≅- ⎪ ⎪-⎝⎭A λλ2矩阵的初等因子为: -1, (-1),100:011001J ⎛⎫⎪= ⎪ ⎪⎝⎭故约当标准形为。
四(12分)、解:令()()()1120,E A λλλλ-=-++=得特征值123112λλλ==-=-,,,解齐次方程组()0,E A x -=()2;Tii α=1得基础解系解齐次方程组()0,E A x --=()101;Tα=-2得基础解系解齐次方程组()20,E A x --=()1;T ii α=-3得基础解系αααααα123123由于,,已两两正交,将,,单位化得()()()11121011623T T Tp i i p p i i --123=,=,= ()1,(2)1.3H U p p p U AU ⎛⎫⎪==- ⎪ ⎪⎝⎭123令分,则五(10分)、解:(){}11(1),01,()TAx o i N A span ξξ===解齐次方程组得基础解系,,;又(){}{}()232323010,,,,100,,00H H R A span o span A o i ξξξξξξ⎛⎫⎪===-= ⎪ ⎪-⎝⎭这里,; 显然(),0,iji j ξξ=≠当时;()().HN A R A ⊥故有()()()()()()()()()333(2)dim dim dim 3dim ,Q H H H H N A R A C N A R A N A R A C N A R A C ++=+==+=是的子空间且故。
华北电力大学研究生课程考试试题(A 卷)2017 ~2018 学年第 一 学期课程编号: 50920881 课程名称: 数值分析及工程应用年 级: 2017级研究生 开课单位: 数理学院 命题教师: 甄亚欣 考核方式: 闭卷考试 考试时间: 120 分钟 共 2 页所有试题答案写在答题纸上,答案写在试卷上无效。
一、填空题(每空3分,共30分)1. 计算球体积要使相对误差限为1%,则度量半径R 时允许的相对误差限为 。
2.计算61)−1.414≈。
在4位机上计算,利用以下二种计算格式,试问哪一种算法误差较小。
__ _。
(A(B3. 01()()()(),n f x x x x x x x =−−−(0,1,,)i x i n =互异且p n ≤,则01[,,,]p f x x x = 。
4. 设)5,4,3,2,1,0(=i x i 是互异节点, )(x l i 为Lagrange 插值基函数,则∑==++525)()12(i i i i x l x x。
5. 设{}0()k k x ϕ∞=是区间[]0,1上权函数为()x x ρ=的最高次项系数为1的正交多项式序列,其中0()1x ϕ=,则120()x x dx ϕ=⎰ 。
6. 用迭代格式,(),(,,,)+==+=1301231012n n x x x k ,求方程−−=3310x x 在[]1.8,2内的实根是 (收敛或发散)的。
7.()()()−=≈∑⎰111为奇数nk k k f f x n x dx A 是Newton-Cotes 求积公式,则=∑1nn kkk A x= 。
8. 设有矩阵⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=4032A ,则1A =_______。
9. 以下算法实现了什么功能?(()()()1:1:0* 0,1,),(;输入,输出)p a n for k n p x p a k e n x n a i i p d==−=+⋯=−10. 对'(),()=−−+=2100201y y x x y 用Euler 方法求解,步长h 的取值范围为 ,才能使计算稳定。
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华北电力大学(北京)2021年硕士研究生入学考试试题一、选择题(每题1分,共10分)1 、110kV架空线输电线路的经济输送功率和输送距离是:(3) (1)2~10MW;20~50km(2)3.5~30MW;30~100km (3)10~50MW;50~150km (4)100~500MW;100~300km 2、220kV输电系统中性点的运行方式是:(1)(1)直接接地(2)不接地(3)经消弧线圈接地(4)经小电阻接地3 、一台发电厂升压站从10kV升压到220kV的变压器额定变比是(4) (1)10/220kV (2)10.5/220kV (3)10/242kV (4)10.5/242kV 4、电晕主要影响线路的哪个参数?(3)(1)线路的电阻(2)线路的电抗(3)线路的电导(4)线路的电纳 5 、220kV架空输电线路悬式绝缘子的片数最少为:(2)(1)10片(2)13片(3)19片(4)25片 6 、架空输电线路采用分裂导线的主要目的是:(4)(1)增大电阻(2)减小电阻(3)增大电抗(4)减小电抗 7、电力系统潮流计算中PQ节点的特点是:(1)(1)节点有功和无功注入功率已知、电压模和电压角未知(2)节点有功和无功注入功率未知、电压模和电压角已知(3)节点有功注入功率和电压模已知、无功注入功率和电压角未知中公考研,让考研变得简单!更多资料,请关注中公考研网点这里,看更多考研真题(4)节点有功注入功率和电压模未知、无功注入功率和电压角已知 8、一台额定容量200M,额定频率50Hz的发电机的调差系数为(2) (1)1.6MW/Hz (2)160MW/Hz (3)2.0MW/Hz (4)200MW/Hz9、一无限大电源发生三相短路后出现非周期分量电流的原因是(4)(1)电容中的电压可以突变(2)电容中的电压不能突变(3)电感中的电流可以突变(4)电感中的电流不能突变10、一架空线避雷线对零序阻抗的影响是(1)(1)减小线路的零序电抗(2)增大线路的零序电抗(3)减小线路的负序阻抗(4)增大线路的负序阻抗二、填空题(每空2分,共20分)11、火力发电厂的能量转换工程主要有(化石能→热能→机械能→电能) 12、电能质量的主要指标包括(电压质量,频率质量,波形质量) 13、衡量电力系统运行经济性的主要指标是(煤耗率,线损率) 14、架空输电线路采用完全换位的目的是(减小三相参数的不平衡)?n?Ii ?YijUj) 15、潮流计算中节点电压方程的基本形式是(16、有功负荷的最优分配的基本准则是(等耗量微增率准则)17、电力系统无功电源主要有(发电机电容器调相机静止电容器静止补偿器电抗器)18、电力系统电压调整的主要措施包括(改变发电机端电压调压,改变变压器变比调压,并联电容器、调相机、静止补偿器调压,串联电容器调压)19、短路故障的类型主要有(单相接地短路,两相接地短路,两线短路,三相短路)20、不对称故障中负序分量的特点是(对称、相序与正序相反)i?1?三、简答和简单计算题(共40分)中公考研,让考研变得简单!更多资料,请关注中公考研网点这里,看更多考研真题21、(10分)电力系统生产运行的特点是什么?新形势下对电力系统的基本要求是什么?答:电力系统运行特点:① 电能与国民经济各部门之间关系密切分割④ 电能生产、输送、消费工况的改变十分迅速⑤对电能质量的要求颇为严格对电力系统的基本要求:可靠,优质,经济,环保。
1华北电力大学研究生课程考试试题(A 卷)一、判断题(判断对错并说明原因,每题4分,共20分)(1) 多元回归模型完成参数估计后需要做经典假设检验、统计检验和经济意义检验。
这三类检验的先后顺序无关紧要。
(2) 确认性因子分析可以做假设检验,探索性因子分析则不行,。
(3) 对于同一个研究对象,最短距离法和最长距离法得出的分类结果是一样的。
(4) 因子分析中公因子可以写成原始变量的线性组合。
(5) 结构方程模型中的结构模型也是一个回归模型,所以可以用最小二乘法求解。
二、(20分)对1960-1982年美国子鸡需求有如下回归:se : 0.116 0.025 ( ) t : ( ) ( ) -5.865 r 2=0.98其中:y-子鸡需求量,x 2-可支配收入,x 3-子鸡价格,se-各偏回归系数(包括截距项)OLS 估计值的标准误,t-各偏回归系数单零检验的t 统计量(1) 将缺数填入,你会不会拒绝x 2和x 3的偏回归系数为0的假设?α=0.05 (2) 解释系数0.452和-0.372的含义,并给出两个系数95%的置信区间。
(3) 建立ANOV A 表,并进行方程显著性检验,α=0.05三、(20分)根据信息基础设施的发展状况,对世界19个国家和地区进行聚类分析。
现分别用最长距离法和类平均法得到谱系图如图1、图2,对两种分类方法的类中心检验如表1和表2。
图1 最长距离法谱系图图2 类平均法谱系图表1 最长距离法分类的类中心检验.0000.0000.0000.0:868.491865.5284.18497.17:98.0063.0025.0116.0:ln 372.0ln 452.0033.2ˆln 2232==-=-+=∑i i i i e p F t R se x x y2表2 类平均法分类的类中心检验(1)分别对两种分类法的分析结果做出解释(2)你认为采用哪种分类好?为什么?如果你有更好的方法确定分类,请说明做法。
长 春 理 工 大 学
研 究 生 期 末 考 试 试 题 科目名称: 矩 阵 论 命题人:姜志侠 适用专业: 理 工 科 审核人: 开课学期:2014 ——2015 学年第 一 学期 □开卷 √闭卷
一、(10分) 设2
V R =,σ是V 的一个变换,对于任意的a V b ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,3a a b b b σ+⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 证明σ是V 的一个可逆线性变换,并求1a b σ-⎛⎫ ⎪⎝⎭
.
二、(10分) 在22⨯R 中证明⎥⎦
⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡=0001,0011,0111,11114321E E E E 是一组基,并求矩阵⎥⎦
⎤⎢⎣⎡=3021A 在此基下的坐标. 三、(10分)已知正规矩阵⎥⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡-=0000110i i A ,求酉矩阵U ,使得AU U H 为对角矩阵. 四、(10分) 设矩阵31412110A ⎛⎫ ⎪-- ⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭
,求A 的行列式因子,不变因子,初等因子组,Jordan 标准形。
五、(10分) 求矩阵100111A ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭
的奇异值分解.
六、(10分) 已知
210023120i A i +-⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦
, 试求 121,,,,m m m A A A A A ∞
∞. 七、(10分)
1) 已知函数矩阵⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=32121x x x e A x x ,),,(321x x x x =;计算矩阵对矩阵的导数dA dx . 2)设[]()∑∑==⨯==m i n j ij n m ij x X f x X 112,,求dX
df 。
. 八、(10分) 已知矩阵⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=5113A 求A 。
矩阵论第二版答案【篇一:华北电力大学硕士研究生课程考试试题(a卷)矩阵论答案】14)一、判断题(每小题2分,共10分)1. 方阵a 的任意一个特征值的代数重数不大于它的几何重数。
(x)见书52页,代数重数指特征多项式中特征值的重数,几何重数指不变子空间的维数,前者加起来为n,后者小于等于n?,?,?,?m是线2. 设12性无关的向量,则 dim(span{?1,?2,?,?m})?m.正确,线性无关的向量张成一组基v,v3.如果12 是v 的线性v?vv12子空间,则也是的线性子空间.错误,按照线性子空间的定义进行验证。
a(?)4. n阶?-矩阵是可逆a(?)的充分必要条件是的秩是n .见书60页,需要要求矩阵的行列式是一个非零的数5. n阶实矩阵a是单纯矩阵的充分且必要条件是a的最小多项式没有重根. 见书90页。
二、填空题(每小题3分,共27分)?210???a??021?,??003(6)??则ea的jordan标准型为?e?0??0?21e200??0?,3?e?。
【篇二:矩阵论简明教程课后习题与答案解析】mite正定矩阵的充分必要条件是,存在hermite正定矩阵b,使得a=b2。
解:若a是hermit正定矩阵,则由定理1.24可知存在n阶酉矩阵u, 使得??1??uhau=?????2???, ?i﹥0,i=1, 2, ?,n. ????n??于是??1????2??ha=u?u ??????n????1??1?????h??2= u??uu?????????n???2????h?u ??n??令?1??b=u????2????h?u ?n??则a=b2.反之,当a=b2且b是hermit正定矩阵时,则因hermit 正定矩阵的乘积仍为hermit正定矩阵,故a是hermit 正定的.14. 设a?cn?n是hermite矩阵,则下列条件等价:(1)a是mermit半正定矩阵。
(2)a的特征值全为非负实数。
矩阵论试题(2011级硕士试题)一、(10分)设函数矩阵 ()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=t t t t t A sin cos cos sin 求:()⎰tdt t A 0和(()⎰20t dt t A )'。
解:()⎰t dt t A 0=()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎰⎰⎰⎰tttt tdt tdt dt t dtt 00sin cos cos sin =⎪⎪⎭⎫⎝⎛---t t t t cos 1sin sin cos 1 (()⎰2t dt t A )'=()⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⋅22222sin cos cos sin 22t t t t t t t A 二、(15分)在3R 中线性变换σ将基⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1111α,⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1202α,⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=1013α变为基 ⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=0111β,⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=1102β,⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2303β(1)求σ在基321,,ααα下的矩阵表示A ;(2)求向量()T 3,2,1=ξ及()ξσ在基321,,ααα下的坐标; (3)求向量()()ξσξ及T 3,2,1=在基321,,βββ下的坐标。
解:(1)不难求得:()2111ααβασ-==()32122αααβασ++-== ()321332αααβασ++-== 因此σ在321,,ααα下矩阵表示为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=110211111A(2)设()⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=321321,,k k k αααξ,即⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛321111021101321k k k解之得:9,4,10321-=-==k k k 所以ξ在321,,ααα下坐标为()T 9,4,10--。
()ξσ在321,,ααα下坐标可得⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛133223*********1111321y y y (3)ξ在基321,,βββ下坐标为⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---6151941001111110194101A()ξσ在基321,,βββ下坐标为⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---94101332230111111011332231A三、(20分)设⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=301010200A ,求At e 。
华北电力大学硕士研究生课程考试试题(A 卷)2012~2013学年第一学期课程编号:50920021 课程名称:矩阵论 年 级:2012 开课单位:数理系 命题教师: 考核方式:闭卷 考试时间:120分钟 试卷页数:3页一、判断题(每小题1分,共12分)(1)若,1A ≤)(ρ则E+A 必定可逆。
(2)A 与T A 一定相似。
(3)可逆矩阵序列的极限矩阵若存在必定可逆。
(4)欧氏空间上的正交变换在一组基下的矩阵一定是正交矩阵。
(5)矩阵⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=7310152110a 4a 0241A 是否可逆依赖a 的取值。
(6)记∞•是矩阵的无穷范数,则.e e A A ∞≤∞(7)f 是线性空间V 上的一个线性变换,λ是f 的一个特征值,则f 的相应于λ的特征向量的全体构成V 的一个子空间。
(8)记n 阶可逆方阵⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=21A A A ,则。
2121kerA kerA kerA kerA ⊕=+ (9)矩阵⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛125.013.0-5.065.04.01.01.032.02.01.04.01可逆且与对角阵相似。
(10)m m m n n n m m n n B A B A ⨯⨯⨯⨯=⊗。
(11)B A ,为两个同阶方阵,则A B A e e e B +⋅=。
(12)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛100001 是⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛100001的一个减号逆。
二、填空题(每小题3分,共24分)(1)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=)1ln(1e 1-n 2n n sin A 1n n n )(,则=∞→)(n n A lim ( )。
(2)⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=1-00520761A ,则=234A -2A -A ( )。
(3)已知⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=11281256862,214142421A B ,则=⊗)(B A tr ( )。
(4)()(){}T T =02-1423span V 1,,,,,,则⊥1V =( )。
华北电力大学硕士研究生课程考试试题(A卷)(2013-2014)一、判断题(每小题2分,共10分)1. 方阵A的任意一个特征值的代数重数不大于它的几何重数。
(X)见书52页,代数重数指特征多项式中特征值的重数,几何重数指不变子空间的维数,前者加起来为n,后者小于等于n2. 设12,,,m αααL 是线性无关的向量,则12dim(span{,,,})m m ααα=L .正确,线性无关的向量张成一组基3.如果12,V V 是V 的线性子空间,则12V V ⋃也是V的线性子空间.错误,按照线性子空间的定义进行验证。
Aλ是可逆4. n阶λ-矩阵()Aλ的充分必要条件是()的秩是n .见书60页,需要要求矩阵的行列式是一个非零的数5. n阶实矩阵A是单纯矩阵的充分且必要条件是A的最小多项式没有重根. 见书90页。
二、填空题(每小题3分,共27分)(6)210021,003A ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭则A e 的Jordan标准型为223e100e 0,00e ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭。
首先写出Ae然后对于若当标准型要求非对角元部分为1.(7)301002030λλλ-⎛⎫ ⎪+ ⎪ ⎪-⎝⎭的Smith标准型为10003000(3)(2)λλλ⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪-+⎝⎭见书61-63页,将矩阵做变换即得(8)设1000.10.30.200.40.5A ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭,则100lim 000000n n A→+∞⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭。
见书109页,可将A 对角化再计算即得。
(9)2345⎛⎫ ⎪-⎝⎭ 在基11120000,,,00001321⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭下的坐标为(1,1,2,1)T。
见书12页,自然基下坐标为(2,3,4,-5)T ,再写出过渡矩阵A,坐标即A的逆乘以自然基下坐标。
对于本题来说。
由于第一行实际上只和前两个基有关,第二行只和后两个基有关。
因此不用那么麻烦,只需要计算(1,1)x+(1,2)y=(2,3)就可得解为1,1.再解(1,-3)x+(2,1)y=(4,-5)就可以得解为2,1.整理一下即得坐标。
(10)设423243537A -⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪--⎝⎭,则A ∞= 15。
见书100页,计算每行的绝对值的和。
(11)20211123x x x x x e x x →-⎛⎫ ⎪+- ⎪ ⎪+⎝⎭sin cos ln()lim sin =2003⎛⎫ ⎪⎝⎭。
对矩阵中的每个元素求极限。
12设,,m n p q m qA RB RC R ⨯⨯⨯∈∈∈是已知矩阵,则矩阵方程AXB C =的极小范数最小二乘解是+()T X A B C =⊗u u r u r 见书113-115页,将矩阵方程拉直,再用广义逆的定义去算。
(12)若n 阶方阵A 满足30A =,则cos A =212E A - 。
见书121页,30A =,所以后面的项都为零。
(13)方阵A 的特征多项式是33(2)(3)(5)λλλ---,最小多项式是 2(2)(3)(5)λλλ---,则A 的Jordan 标准形是3((2,1),(2,2),3,5)diag J J E 特征多项式决定了A 的阶数以及各个特征值的重根数,即有3个2,3个3,1个5.最小多项式决定了若当块的大小,如2有1个1阶和1个2阶,3和5都只有1阶的若当块。
三(7分)、设1213200102171,012225018202140A B C -⎛⎫⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪=-== ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭⎝⎭,证明AX XB C +=有唯一解。
见书114页,本题需要验证A 和-B 没有相同的特征值,具体解法如下。
证明:33+T A E E B ⊗⊗非奇异。
显然,B -的特征值为2,1,2--,下证明:2,1,2--不是A 的特征值:(1) 方法1:用圆盘定理。
A 的三个行圆盘分别是(12,4),(7,2),(8,1)B B B -,2,1,2--都不在(12,4)(7,2)(8,1)B B B ⋃⋃-中,因此A 与B -没有相同的特征值,从而0不是33+TA E EB ⊗⊗的特征值,故33+TA E EB ⊗⊗可逆,从而AX XB C +=有唯一解。
(2) 方法2:求出A 的特征多项式,再证明2,1,2--不是A 的特征值。
方法3:直接写出33+T A E E B ⊗⊗,再证明它非奇异。
四(8分)、设3维内积空间在基123,,ααα下的矩阵211150103A -⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪-⎝⎭。
求 123{++}span ααα 的正交补空间。
见书28页,内积空间在基下的矩阵是指度量矩阵。
按照内积定义给出正交补空间中元素应该满足的条件。
然后求解。
解:设112233123=++({++})x x x span βαααααα⊥∈,则123(,,)T x x x 满足方程123(,,)(1,1,1)0Tx x x A = 1232+6+2=0x x x它的基础解系为12=(-3,1,0),=(0,1,3)T Tξξ-,因此 1231223({++})={3+,3}span span ααααααα⊥--五(10分)、设5阶实对称矩阵A 满足23(3)(5)0A E A E -+=,(3)1rank A E -=,求A 的谱半径和Frobenius 范数F A 。
注意A 满足的方程说明那个式子是零化多项式,并不是最小多项式,也不是特征多项式。
只说明A的特征根为3和-5,再根据后面的条件才知道有4个3和1个-5.然后根据范数定义得到结果。
解:因为实对称矩阵A是5阶矩阵,且满足23A E A E-+=,(3)(5)0-=,因此(3)1rank A E存在正交矩阵P ,使得(3,3,3,3,5)T P AP diag =-由于正交变换不改变矩阵的Frobenius 范数,因此(3,3,3,3,5)F F A diag =-==六(10分)、求+502145513305127⎛⎫ ⎪- ⎪ ⎪--⎝⎭ 。
见书184页,首先对矩阵满秩分解,再按广义逆的计算公式计算得到结果。
七(14分)、3()P t 的线性变换2323012302132031()()()()()T a a t a t a t a a a a t a a t a a t +++=-+-+-+-(1)求()()R T N T ,的基。
(2)求T的一个三维不变子空间。
见书34-37页,要求相空间及零空间的基即对线性变换在自然基下的矩阵做初等行变换。
然后观察可得。
解:(1)求T在下的矩阵。
解:基23 1,,,t t t,因为232233 (1)1,(),()1,()1T t T t t t T t t T t t =-=-=-+=-+所以T 在基231,,,t t t 下的矩阵1010010110100101A -⎛⎫⎪- ⎪= ⎪- ⎪-⎝⎭。
1010101001010101~1010000001010000A --⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪-- ⎪ ⎪= ⎪ ⎪- ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭因此231,t t t --是()R T 的基,231+,+t t t 是()N T的基。
(3) 取232{1,1+}U span t t t t =--, ,易见2321,1+t t t t --, 线性无关,因此232{1,1+}U span t t t t =--,是三维的,且()=()T U R T U ⊂ ,因此U 是T 的一个三维不变子空间。
八(14分)、已知321141123A ⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭ ,(1)求A 的Jordan 标准型。
(2)求ln A .本题为三阶矩阵,因此首先计算A的特征多项式,发现特征根为2和6,然后判断最小多项式,即可得到若当标准型。
见书72-75页。
求ln A的方法见书127页。
或者126页,或者123页。
解:622AJ⎛⎫⎪= ⎪⎪⎝⎭12()(6)(2) f A f A f A=+1211(2),(6)44A A E A A E =-=--ln6ln 2ln (2)(6)44A A E A E =---。