zoukankan      html  css  js  c++  java
  • 复旦大学2018--2019学年第二学期(18级)高等代数II期末考试第七大题解答

    七、(本题10分)  证明: 存在 $71$ 阶实方阵 $A$, 使得 $$A^{70}+A^{69}+cdots+A+I_{71}=egin{pmatrix} 2019 & 2018 & cdots & cdots & 1949 \ & 2019 & 2018 & cdots & 1950 \ & & 2019 & cdots & 1951 \ & & qquadddots & qquadddots & vdots \ & & & \,\,\,\,ddots & 2018 \ & & & & 2019 \ end{pmatrix}.$$

    证明  记 $f(x)=x^{70}+x^{69}+cdots+x+1$, 上述等式右边的矩阵为 $B$. 注意到 $f(1)<2019$ 和 $f(2)>2019$, 故由连续函数的性质可知, $f(x)=2019$ 在开区间 $(1,2)$ 中必有一实根 $lambda_0$. 将 Jordan 块 $J_{71}(lambda_0)$ 代入 $f(x)$ 中, 经计算可得 $$f(J_{71}(lambda_0))=egin{pmatrix} f(lambda_0) & f'(lambda_0) & cdots & cdots & dfrac{1}{70!}f^{(70)}(lambda_0) \ & f(lambda_0) & f'(lambda_0) & cdots & vdots \ & & f(lambda_0) & cdots & vdots \ & & qquadddots & qquadddots & vdots \ & & & \,\,\,\,ddots & f'(lambda_0) \ & & & & f(lambda_0) \ end{pmatrix},$$ 这是一个上三角阵, 主对角元全为 $f(lambda_0)=2019$, 上次对角元全为 $f'(lambda_0)>0$, 从而 $f(J_{71}(lambda_0))$ 的特征值全为 $2019$, 其几何重数为 $71-r(f(J_{71}(lambda_0))-2019I_{71})=1$. 因此, $f(J_{71}(lambda_0))$ 的 Jordan 标准型中只有一个 Jordan 块 $J_{71}(2019)$, 即 $f(J_{71}(lambda_0))$ 相似于 $J_{71}(2019)$.

    另一方面, 矩阵 $B$ 也是一个上三角阵, 主对角元全为 $2019$, 上次对角元全为 $2018$, 从而 $B$ 的特征值全为 $2019$, 其几何重数为 $71-r(B-2019I_{71})=1$. 因此, $B$ 的 Jordan 标准型中只有一个 Jordan 块 $J_{71}(2019)$, 即 $B$ 也相似于 $J_{71}(2019)$.

    由于矩阵的相似在基域扩张下不改变 (参考高代教材推论 7.6.5), 故 $f(J_{71}(lambda_0))$ 和 $B$ 在实数域上相似, 即存在非异实矩阵 $P$, 使得 $B=P^{-1}f(J_{71}(lambda_0))P=f(P^{-1}J_{71}(lambda_0)P)$. 令 $A=P^{-1}J_{71}(lambda_0)P$, 则 $A$ 是实矩阵, 并满足 $f(A)=B$.  $Box$

    注 1  本题是祖国 70 华诞献礼题. 祝愿我们伟大的祖国繁荣昌盛、蒸蒸日上!

    注 2  本题完全做出 (得分在8分以上) 的同学为: 丁思成, 周烁星, 顾文颢, 封清, 张思哲, 叶雨阳, 黄泽松, 邬正千, 王捷翔 (17级), 邹年轶 (17级), 林洁 (17级), 张舒益 (17级), 陈钦品 (17级), 吴彦桥 (17级), 刘天航 (17级), 陈柯屿 (17级), 王祝斌 (17级).

  • 相关阅读:
    Mac电脑上的软件以及作用整理
    sed命令在mac和linux下的区别
    gin框架开启web跨域
    Mac下输入特殊字符的总结
    4月4悼念日 多数app 或者网站变成灰色的实现效果
    Mqtt 客户端多主题订阅
    paho.mqtt.golang--option.go 源码解析
    MQTT服务器(Broker)
    asdine/storm学习笔记
    vuex基本使用教程
  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/torsor/p/11137734.html
Copyright © 2011-2022 走看看