本题导读
本题是江苏卷选做题中的矩阵与变换题。考查矩阵特征值与特征向量的基本定义,通过矩阵与向量的乘法建立方程组求出未知参数,再利用特征多项式求解另一个特征值。
📌【题干】
Question
(2015年江苏卷) (选修 4—2:矩阵与变换) 已知 ,向量 是矩阵 的属于特征值 的一个特征向量,求矩阵 以及它的另一个特征值.
🔍【思路分析】
破题导航
- 利用特征向量定义:根据定义 ,将矩阵 、向量 及特征值 代入。
- 建立方程组:执行矩阵与向量的乘法,得到一个关于 的二元一次方程组并求解。
- 确定矩阵 :将求得的 代回矩阵。
- 求另一个特征值:
- 方法一:求特征多项式 的根。
- 方法二:利用矩阵的迹(Trace)等于特征值之和的性质()。
✅【答案】
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,另一个特征值为
✍【详细解析】
Abstract
第一步:求矩阵 中的参数 由题意 ,即: 计算矩阵乘法得: 由此建立方程组: 所以,矩阵 。
第二步:求另一个特征值 矩阵 的特征多项式为: 令 ,即 。 解得特征值为 (已知),。 因此,矩阵 的另一个特征值为 。
答案:,另一个特征值为 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:特征值与特征向量的定义式 ;特征多项式的计算。
- 核心方法:定义法。对于二阶矩阵,直接代入定义式通常是求未知参数最快的方式。
- 技巧点拨:二阶矩阵中,两个特征值之和等于主对角线元素之和(迹),即 。已知 ,则 。这种方法在填空题中可以快速求解结果。
📖【试题探源与推广】
Tip
*结论推广: 若 是矩阵 的特征值,则 是 的特征值,特征向量保持不变。 *方法推广: 求解更高阶矩阵的特征值时,通常利用行列式的性质进行降阶。
- 相关知识点:逆矩阵、矩阵的秩、哈密顿-凯莱定理。
🔗【关联脉络】
Multi column