题目内容
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[主观题]
数域F上一个n阶矩阵A叫作一个幂等矩阵,如果A2=A。设A是一个幂等矩阵。证明:(i)I+A可逆,并且求(I+A)-1;(ii)秩A+秩(I-A)=n;
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设V是数域F上一个有限维内积空间,配备了一个内积f,证明以下两条件等价:
(ii)f关于V的任意基的格拉姆矩阵非奇异。
满足上述条件的内积叫作非退化的。
设A是复数域C上一个n阶矩阵,λ1,λ2,···,λn是A的全部特征根(重根按重数计算)。
(i)如果f(x)是C上任意一个次数大于零的多项式,那么f(λ1),f(λ2),···,f(λn)是f(A)的全部特征根;
(ii)如果A可逆,那么λi≠0,i=1,2,...,n,并且是A-1的全部特征根。
令σ是一个n次置换。
设A=(aij)是数域F上一个nxn矩阵,定义
就是对A的行作置换σ所得的矩阵。令∑n={σ(I)|σ∈Sn},其中I是nxn单位矩阵。证明∑n作成GL(n,F)的一个与Sn同构的子群。
令V=Mn(C)是复数域上全体n阶矩阵所组成的n2维向量空间,令A是任意一个n阶复矩阵。如下地定义V的一个线性变换αA:V→V:对于任意X∈V=Mn(C),αA(X)=AX-AX。
(i)证明,r是非负整数,由此推出,如果A是幂零矩阵,那么αA是V的幂零变换;
(ii)如果A=D+N是A的若尔当分解,其中D是A的可对角化部分,N是幂零部分,那么αD和αN分别是线性变换αA的若尔当分解。
我们知道,复数域C上每一n阶矩阵A都相似于一个上三角形矩阵
令
(i)证明N是幂零矩阵,于是B=D+N。这样能不能作为定理2的证明?
(ii)设,B=D+N是不是B的若尔当分解?B的若尔分解应该是什么样子?
(iii)仔细地读一下定理2,再看一看用(i)作为定理2的证明错在哪里?