题目
3.必答[单选题]请判断下述命题:对于n维线性空间V上的线性变换,只有该线性变换有n个互不相同的特征值,才可以找到V的一组基,使得线性变换在改组基下的矩阵为对角阵.A. 对B. 错
3.必答[单选题]
请判断下述命题:对于n维线性空间V上的线性变换,只有该线性变换有n个互不相同的特征值,才可以找到V的一组基,使得线性变换在改组基下的矩阵为对角阵.
A. 对
B. 错
题目解答
答案
B. 错
解析
本题考查线性变换可对角化的条件这一知识点。解题思路是明确线性变换可对角化的充分必要条件,然后与题目中所给的条件进行对比判断。
线性变换$\sigma$在$n$维线性空间$V$上可对角化的充分必要条件是$\sigma$有$n$个线性无关的特征向量。
而“线性变换有$n$个互不相同的特征值”是线性变换可对角化的充分不必要条件。也就是说,当线性变换有$n$个互不相同的特征值时,一定可以找到$V$的一组基,使得线性变换在这组基下的矩阵为对角阵;但反过来,线性变换可对角化时,不一定有$n$个互不相同的特征值,有可能存在重根特征值,但只要其对应的线性无关的特征向量个数等于特征值的重数,也能找到一组基使线性变换在该基下的矩阵为对角阵。
例如,在二维线性空间$\mathbb{R}^2$上,单位矩阵$E=\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix}$对应的线性变换$\sigma$,它的特征值只有$\lambda = 1$(二重根),但它本身就是对角矩阵,说明该线性变换可对角化,但并没有$2$个互不相同的特征值。所以题目中的命题是错误的。