本题导读
本题考查矩阵的乘法运算。核心在于行列相乘法、特征方程法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2019年江苏卷)已知矩阵 。
(1)求 ;
(2)求矩阵 的特征值。
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问(矩阵乘法):
- 。
- 按照矩阵乘法规则:结果矩阵的第 行第 列元素等于第一个矩阵的第 行与第二个矩阵的第 列对应元素乘积之和。
- 第二问(特征值):
- 设 为矩阵 的特征值,则满足特征方程 (或 )。
- 展开行列式得到关于 的一元二次方程,解方程即可。
✅【答案】
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(1)。
(2)特征值为 和 。
✍【详细解析】
Abstract
(1)解: 因为 , 所以
(2)解: 矩阵 的特征多项式为: 展开行列式得: 令 ,即 。 解得 。 所以矩阵 的特征值为 和 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 矩阵乘法的细节:计算 时,最容易出现的错误是直接将每个元素平方。必须严格按照“左行乘右列”的原则计算。
- 特征值的物理意义:特征值反映了矩阵变换在某些特定方向(特征向量方向)上的缩放倍数。
- 公式检查:对于二阶矩阵 ,特征多项式必为 。其中 是矩阵的迹(Trace), 是矩阵的行列式(Determinant)。本题中 ,公式吻合。
📖【试题探源与推广】
Tip
在 Obsidian 笔记中,可以补充:
- 凯莱-哈密顿定理:每个矩阵都满足其特征方程。对于本题,即 (零矩阵)。
- 利用这个性质,可以通过 和 来线性表示更高次的矩阵 ,或者求逆矩阵 。
🔗【关联脉络】
Multi column