第21题:
问答题
设A=E-α(→)α(→)T,其中E是n阶单位矩阵,α(→)是n维非零列向量,α(→)T是α(→)的转置。证明: (1)A2=A的充要条件是α(→)Tα(→)=1; (2)当α(→)Tα(→)=1时,A是不可逆矩阵。
正确答案:
(1)必要性:由A=E-ααT,可知
A2=(E-ααT)(E-ααT)=E-ααT-ααT +(ααT)(ααT)=E-2ααT+α(αTα)αT=E-ααT +(αTα-1)ααT
若A2=A=E-ααT,则(αTα-1)ααT=0,因为α为非零向量,故ααT≠0,所以有αTα-1=0,即αTα=1。
充分性:若ααT=1,即ααT-1=0,则A2=E-ααT+(αTα-1)ααT=E-ααT=A。
(2)(反证法)
若ααT=1,则有A2=A。如果矩阵A可逆,则有A-1A2=A-1A=E,即A=E,这与A=E-ααT相矛盾(由α是n维非零列向量,故ααT≠0),故矩阵A不可逆。
解析:
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