已知A为n阶可逆阵,则与A必有相同特征值的矩阵是( )。A. A^*B. A^2C. A^-1D. A^T
A. $A^*$
B. $A^2$
C. $A^{-1}$
D. $A^T$
题目解答
答案
解析
本题考查矩阵特征值的相关知识,解题的关键在于利用矩阵特征值的定义和性质,分别分析每个选项与矩阵$A$特征值的关系。
选项A:分析$A^*$与$A$特征值的关系
已知$A$为$n$阶可逆阵,根据伴随矩阵的性质$A^* = |A|A^{-1}$。
设$\lambda$是$A$的特征值,$\xi$是对应的特征向量,则$A\xi = \lambda\xi$。
两边同时左乘$A^{-1}$可得$\xi = \lambda A^{-1}\xi$,即$A^{-1}\xi = \frac{1}{\lambda}\xi$。
那么$A^*\xi = |A|A^{-1}\xi = \frac{|A|}{\lambda}\xi$,所以$A^*$的特征值为$\frac{|A|}{\lambda}$,与$A$的特征值$\lambda$一般不同,故A选项错误。
选项B:分析$A^2$与$A$特征值的关系
设$\lambda$是$A$的特征值,$\xi$是对应的特征向量,则$A\xi = \lambda\xi$。
两边同时左乘$A$可得$A^2\xi = A(A\xi) = A(\lambda\xi) = \lambda A\xi = \lambda^2\xi$,所以$A^2$的特征值为$\lambda^2$,与$A$的特征值$\lambda$一般不同,故B选项错误。
选项C:分析$A^{-1}$与$A$特征值的关系
设$\lambda$是$A$的特征值,$\xi$是对应的特征向量,则$A\xi = \lambda\xi$。
两边同时左乘$A^{-1}$可得$\xi = \lambda A^{-1}\xi$,即$A^{-1}\xi = \frac{1}{\lambda}\xi$,所以$A^{-1}$的特征值为$\frac{1}{\lambda}$,与$A$的特征值$\lambda$一般不同,故C选项错误。
选项D:分析$A^T$与$A$特征值的关系
矩阵$A$和它的转置矩阵$A^T$具有相同的特征多项式。
因为矩阵的特征值是其特征多项式的根,所以$A$和$A^T$的特征值相同,故D选项正确。