线性代数(本科)期末考试试题.pdf
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1、学院:专业:班级:姓名:学号:2009-2010-2线性代数期末试卷(本科A)考试方式:闭卷统考 考试时间:2010.6.5题号一二三四五总分:总分人:复核人:1112131415161718得分签名一、单项选择题(每小题3分,共15分)1.下列行列式的值不一定为零的是()。A.阶行列式中,零的个数多于2 一个;为。;C.行列式中两行元素完全相同;2.若 人 是(),则A不一定为方阵。A.初等矩阵;C.可逆矩阵的转置矩阵;3.若A、B均为”阶方阵,则 有()。AB.行列式中每行元素之和D.行列式中两行元素成比例。B.对称矩阵;D.线性方程组的系数矩阵。R(A +B)m axR(A)H(B)B.
2、R(A +B)rmnR(A)H(3)卜C.R(A+B)R(A)+R;D.R(A+B)m a x/?(A)H(B)B.R(A +B)rmnR(A)H(3)卜C.R(A+3)R(A)+R(3);D.R(A+B)R(A)+R(B)04.下 列 条 件 不 是 向 量 组,线性无关的必要条件的是(C)0A.4 4都不是零向量;B.M 中任意两个都不成比例;c.a 1.4 M中至少有一个向量可由其它向量线性表示;D.a.4an中任一部分线性无关。5.下列条件中不是阶方阵A可逆的充要条件的是(C)oA.|A|O;B.R(A)=;C.A是正定矩阵;D.A等价于阶单位矩阵。二、填空题(每小题3分,共15分)%
3、-1 x 2.x 36.2x-l 2x-2 3-3=0的根的个数为 2 个。3%+1 3%3%27.0、000、2010 1010110,J00 10 2009pi)20 1 0=0 1201Jb0-J 0 1 0、8.A=-1 0 0、0 0 2%,当 土%时,矩阵A为正交矩阵。9.设A为5阶方阵,且R(A)=3,则 尺 =0。10.设三阶方阵A的特征值为1、2、2,则卜A-i-E卜 3三、计算题(每小题10分,共50分)-ah ac ae11.计一算行列式bd cd debf cf-ef解原 式-a a a-1 1 1bee d d d=abedef1 -1 1f f f1 1 -15分-
4、1 1 1=-abcdef 002 0=4abedef0 2io 分q1 2.已知A=0,0i r2 2,求 (A-1)A-1O0 3,解:|A|=6wOA 可 逆2分A K=|A|E n(A*)=6=0%,I。为6分。A。%。、。监10分玉+%,+2七=013.问 各 取 何 值 时,线性方程组,2+x2+ax3=l 有唯一解?无解?有3为 +2%+4七=b无穷多解?有无穷多解时求其通解。0、0、112112解件)=21a1014-a 1324b)002 ci4分 当6分 当a W 2 时,方 程a=2,Owl 时,组有唯一解方程组无解8分 当a =2 ,b =1 时,方程组有无穷多解,0、
5、此时=攵-2 +11 0 分14.设 向 量 组 =(。%=(2 3 I),的秩为 2,解:3 1 广,弓=(2 b 3 ,氏=(1求 a,。2 I),,6 分2b31212、371、21231a332b、7100111ci 113 1Z?-6、1n-=11 b-6a=2b=51 0 分1 5 .设 维 向 量。=(。,0 4 一 0,。),a 0 ,且 A=E-a ar,A E-oc,oc,求a。a解:A-A-1-E-a a+a-a=E+-a ar-a ar-a aTa aT=E,a a5 分由于a 7 a =2/,而的秩为1,因此有(力 1 2 a)a,a,=On%1 2 a =0na=1
6、,a=%(舍 去)1 0 分四、解答题(10分)1 6.设 3阶对称矩阵A的特征值为6、3、3,与 6 对应的特征向量为R =(1,1,1),,求A。解:因为对称矩阵不同的特征值对应的特征向量正交,因此与3 对应的特征向量,A满足片,鸟=o,片,A=o。因此,片为玉+%+七=o的解向量。取鸟=(一1,1,0),月=(-1,0,1),令 P=5分则有 A(6 P2 8)=(P2 月)dhg(6,3,3),%.A=(A)3、(4(4=13j 111 1、4 11 4,10分五、证明题(每小题5分,共10分)1 7.设A、B为两个阶方阵,且A的个特征值互异,若A的特征向量恒为B的特征向量,证明AB=
7、BA。证明:设片,6,,匕为A的特征向量,则尸=仍 P2 巴)必可逆。设4,4,4”为A对应的特征值,4 ,4 2,”为B对应的特征值,则有A=Pdiag-An)-p-,B=P d ia g g,吟p i。2分/.AB=Pdiag(4 ,4,)diag(1 “)Pl=Pdiag(d jU.)diag(4 P=B-A=5分1 8.=2E,B=-2 A +2 E,证明 B 可逆,并求台一。证 明 :B=A2-2A+2E=A2-2A +A3=A(A2+A-2E)=A(A+2E)(A-E)A3=2 E A 可 逆 A-1=-A2,22分(A+2E)(A2-2A+4E)=1 0 E n(A+2 0 T
8、=A?-2A +4%),3分(A-E A2-A +E)=E (A-E y =A1-A +E,4分/.B 可逆,且=(A -E)-1 (A +2 E)-1-A-l=p (A2+3 A +4 E)5分学院:2010-2011-1线性代数期末试卷(本科A)考 试 方 式:闭卷统考 考 试 时 间:2 0 1 0.1 2.1 9专业:题号一二三四五总分:总分人:复核人:1112131415161718得分签名班级:姓名:学号:得分51 一、单项选择题(每小题3分,共1 5分)-1 1.满 足 下 列 条 件 的 行 列 式 不 一 定 为 零 的 是(A).(A)行列式的某行(列)可以写成两项和的形式
9、;(B)行列式中有两行(列)元素完全相同;(C)行列式中有两行(列)元素成比例;(D)行列式中等于零的个数大于2 一 个.2.下 列 矩 阵 中()不 满 足4 2=石。(一2)(2、(2、(A);(B);(C)U-1J U 1 J U U(1 1 -2 -1 ,(D)3.设A,3为同阶可逆方阵,则()。(A)AB =BA-,(B)存在可逆矩阵P,使尸7 A p =3;(0存在可逆矩阵C,使C ACMB;(D)存在可逆矩阵P,Q,使P 4 Q =从4.向量组,陶,能线性无关的充分必要条件是()(A)0a.啊,“3%均不为零向量;(B)啊,啊,中有一部分向量组线性无关;(C)%,0s,外 中任意
10、两个向量的分量不对应成比例;(D)啊,啊,%中任意一个向量都不能由其余-1个向量线性表示。5.零为方阵A的特征值是A不可逆的()。(A)充分条件;(B)充要条件;(C)必要条件;(D)无关条件;二、填空题(每小题3分,共15分)1 o r6.设4=0 2 0、i 则 A?2A=7.已知a =(1,2,3),夕=设A=则 A=8.设A是三阶方阵,且|A|=T,则|A*-2AT卜;9.已知向量组考=(1,2,3,4),4=(2,3,4,5),%=(3,4,5,6),%=(4,5,6,7),则该向量组的秩为;:11 0.已知A=2、一3-14-31 小一2,8=00 0、2 0,且A于3相似,则 =
11、0 2,三、计算题(每小题10分,共50分)1 2.已知3 阶非零矩阵8的每一列都是方程组%+2X2-2%3 -0学院:1.求二次型/(百/2,尤3)所对应的矩阵A;2.求A的特征值和对应的特征向量。专业:班级:四、解答题(10分)姓名:16.=(1,3,-3)7,%=(1,2,0尸,。2=(1,+2,-3 尸,a3=+,试讨论。力为何值时(1)月不能用火,。2,%线性表示;(2)夕可由%唯一地表示,并求出表示式;(3)夕可由%表示,但表示式不唯一,并求出表示式.学号:五、证明题(每小题5分,共10分)1 7.设4,M 是一组维向量,证明它们线性无关的充分必要条件是:任一维向量都可由它们线性表
12、示。B1 8.设 A 为 对 称 矩 阵,8 为 反 对 称 矩 阵,且可交换,A-8 可逆,证 明:(A +B)(A-B)T是 正 交 矩 阵。武汉科技大学2010-2011-1线性代数期末试卷(本科A)解答与参考评分标准一、单项选择题(每小题3分,共15分)1.满 足 下 列 条 件 的 行 列 式 不 一 定 为 零 的 是(A)。(A)行列式的某行(列)可以写成两项和的形式;(B)行列式中有两行(列)元素完全相同;(C)行列式中有两行(列)元素成比例;(D)行列式中等于零的个数大于n2-n个.2.下 列 矩 阵 中(C)不 满 足 4 2=一石。fl 2、(2、一2、(A);(B);(
13、C);(D)/1 +4 =5=/1 =1由题意可得1232-11-2、1 8 =0 nR(8)+R(A)=3,T,8分因为 R(4)1,所以R(B)3,即6不可逆,所 以 同=01 0分注:第二问也可以用反证法,方法对即可。1 3.设3阶矩阵X满足等式A X=B +2 X,其中A =o,01101241 1 0、,B=1 0 2、2 0 2,求矩阵X。解:A X =B +2 X n(A-2 E)X =6 A-2 E=0,01-101223分7 1111(A -2 E,3)=0-121、0 0 2 21 0、10 0-1 1-1、0 20 1 0 1 0 00 2,(0 0 11 0 1?8分-
14、1 1 -1、所以X=1 0 0 o(/1 1)2(/1 5)=0 0/1 =5,1 (二重)2 3-A6分当4=5时,(A 5 E)x =0n0所 以 勺8分-400为 2 =50 0当2 =1 时,(A-E)x =0n 0 20 2n(0、0-22对0、22)0、2 2,应00000所以 0,%-1为4=1对应的特征向量。100010的0、i0-10、7特 征向 量1 0 分0 J四、解答题(10分)16.=(1,3,-3)r,1 =(1,2,0)r,a2=(1,a +2,-3 a)T,a3=(-1,-b-2,a+2b)T,试讨论a,。为何值时(1)4不能用四,4,内线性表示;(2)/可
15、由%,心,唯一地表示,并求出表示式;(3)/可由囚,。2,。3表示,但表示式不惟一,并求出表示式.X j +x2-x3=1解:问题转化为方程组求解问题-1-ba-b001a0、1075分(1)a =0 时,(若 b=0 则砥A)=1,R(W)=2,若 b r O 则 R(A)=2,R(W)=3)方程组无解,即4不能用四,%,线性表示6分(2)a w 0,a-b w O时,R(A)=R(X)=3,方程组有唯一解,即)可由四,4,%唯一地表示,求表示式:11-110 a-h I(0 0 a-b 00、0 10 11 01 00 1(0 00 To i1 0=p=(i5)a+54 8分(3)a w
16、0,a-b =0时,R(A)=R(A)=2 ,万可由四,火,。3表 示,但表示式不惟一,求表示式:1 I -1 1、0 a-a 10 0 0 0.1 0 0140 1 -10 0 0n P =(1 -十)4 +G +ka?+ka3,i o分五、证明题(每小题5分,共10分)1 7 .设6,是一组维向量,证明它们线性无关的充分必要条件是:任一维向量都可由它们线性表示。证 明:充 分 性:%,。2,是一组维向量,任一维向量都可由它们线性表示 因此有E可由,口2,a“线性表示,因此有n R(E)7?(A)/?(A)=n =a”线性无关。3 分必 要 性:W b e R,%,%,,a“线性无关,因此有
17、名,生,,名,力线性相关,即(6。2,一-,)=有惟一解,所以向量力可由向量组名,%,a”线性表示,由匕的任意 性 可 得 任 一 维 向 量 都 可 由,火线性表示。5分1 8 .设A为 对 称 矩 阵,B为 反 对 称 矩 阵,且A B可 交 换,A-3可 逆,证 明:(A+B)(A-8 r是 正 交 矩 阵。证 明:A为 对 称 矩 阵=A,=A,8为 反 对 称 矩 阵=8,=,4,6可 交 换=46 =巳4=(4+6)(4-8)=(4-8)(4+8),2(A+5)(A-8)T)(A+8)(A-8)T=(A_ 8)T (A+B),(A+8)=(4+8/(4-8)(4 +8)(4 81=
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