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上海交通大学线性代数期末试卷9

发布日期 2026/7/31 10:04:13      查看 1      加入组卷      查看作者     
单选题
设 $\boldsymbol{A}_{m \times n}$ 为实矩阵,秩 $\mathrm{r}(\boldsymbol{A})=n$ ,则 。
$\text{A.}$ ( $\boldsymbol{A} \boldsymbol{A}^{\mathrm{T}}$ )相似于 $\boldsymbol{E}$ ; $\text{B.}$ $\left(\boldsymbol{A} \boldsymbol{A}^{\mathrm{T}}\right)$ 合同于 $\boldsymbol{E}$ ; $\text{C.}$ ( $\boldsymbol{A}^{\mathrm{T}} \boldsymbol{A}$ )相似于 $\boldsymbol{E}$ ; $\text{D.}$ $\left(\boldsymbol{A}^{\mathrm{T}} \boldsymbol{A}\right)$ 合同于 $\boldsymbol{E}$ 。
已知 $\boldsymbol{\beta}_1, \boldsymbol{\beta}_2, \boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3$ 为四维列向量组,且行列式 $|\boldsymbol{A}|=\left|\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3, \boldsymbol{\beta}_1\right|=$ $-4,|\boldsymbol{B}|=\left|\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3, \boldsymbol{\beta}_2\right|=2$ ,则行列式 $|\boldsymbol{A}+\boldsymbol{B}|=$ 。
$\text{A.}$ 6; $\text{B.}$ 4; $\text{C.}$ -10 ; $\text{D.}$ -16.
已知矩阵 $\boldsymbol{A}=\left[\begin{array}{lll}2 & a & 2 \\ 2 & 2 & a \\ a & 2 & 2\end{array}\right], \boldsymbol{B}$ 为三阶矩阵, $\mathrm{r}(\boldsymbol{B})=2$ ,若 $\boldsymbol{A} \boldsymbol{B}=0$ ,则 .
$\text{A.}$ $a=2$ ; $\text{B.}$ $a=2$ 或 $a=-4$ ; $\text{C.}$ $a=-4$ ; $\text{D.}$ $a \neq 2$ 且 $a \neq-4$ .
已知三阶矩阵 $\boldsymbol{A}$ 的特征值为0,2,-2,则下列结论不成立的是 .
$\text{A.}$ $\boldsymbol{A}$ 是不可逆矩阵; $\text{B.}$ $\boldsymbol{A}$ 的主对角元之和为 0 ; $\text{C.}$ 特征值2与 2 所对应特征向量正交; $\text{D.}$ $\boldsymbol{A} \boldsymbol{x}=\mathbf{0}$ 的基础解系由一个向量组成.
设 $\boldsymbol{A}$ 为 $n$ 阶可逆矩阵 $(n>2), \boldsymbol{A}^*$ 为 $\boldsymbol{A}$ 的伴随矩阵,则 。
$\text{A.}$ $\left(\boldsymbol{A}^*\right)^*=|\boldsymbol{A}|^{-1} \boldsymbol{A}$ ; $\text{B.}$ $\left(\boldsymbol{A}^*\right)^*=|\boldsymbol{A}| \boldsymbol{A}$ ; $\text{C.}$ $\left(\boldsymbol{A}^*\right)^*=|\boldsymbol{A}|^{n-2} \boldsymbol{A}$ ; $\text{D.}$ $\left(\boldsymbol{A}^*\right)^*=|\boldsymbol{A}|^{n-1} \boldsymbol{A}$ .
设 $\boldsymbol{A}$ 为 $n$ 阶方阵,则 $\boldsymbol{A}$ 不可逆的充分必要条件为 。
$\text{A.}$ $\boldsymbol{A}$ 中必有两行元素对应成比例; $\text{B.}$ $\boldsymbol{A}$ 中必有一行向量是其余行向量的线性组合; $\text{C.}$ $\boldsymbol{A}$ 中必有一行元素全为零; $\text{D.}$ $\boldsymbol{A}$ 的每一行向量都是其余行向量的线性组合.
填空题
设 $\boldsymbol{A}=\left[\begin{array}{rrr}1 & 2 & -2 \\ 4 & b & 3 \\ 3 & -1 & 1\end{array}\right]$ ,若存在矩阵 $\boldsymbol{B} \neq \mathbf{0}$ ,使 $\boldsymbol{A} \boldsymbol{B}=\mathbf{0}$ ,则 $b=$
已知 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3, \boldsymbol{\alpha}_4, \boldsymbol{\alpha}_5$ 是线性空间 $V$ 中的向量,且 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3$ 及 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2$ , $\boldsymbol{\alpha}_3, \boldsymbol{\alpha}_4+\boldsymbol{\alpha}_5$ 线性无关,而 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3, \boldsymbol{\alpha}_4$ 线性相关,则 $V$ 的子空间 $L\left(\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_1+\boldsymbol{\alpha}_2\right.$ , $\left.\boldsymbol{\alpha}_1+\boldsymbol{\alpha}_2+\boldsymbol{\alpha}_3, \boldsymbol{\alpha}_5-\boldsymbol{\alpha}_1-\boldsymbol{\alpha}_2-\boldsymbol{\alpha}_3-\boldsymbol{\alpha}_4\right)$ 的维数为
若实二次型 $f\left(x_1, x_2, x_3\right)=x_1^2+2 x_1 x_2-2 \lambda x_1 x_3+\lambda x_2^2-2 x_2 x_3+x_3^2$ 的正负惯性指数均为1,则 $\lambda$ 的值为
设 $\boldsymbol{A}=\left(a_{i j}\right)_{3 \times 3}$ ,且 $|\boldsymbol{A}+2 \boldsymbol{E}|=0,|2 \boldsymbol{A}+\boldsymbol{E}|=0,|\boldsymbol{A}-3 \boldsymbol{E}|=0$ ,则 $|\boldsymbol{A}|=$
设 $\boldsymbol{\alpha}_1=\left[\begin{array}{l}1 \\ 2 \\ 1\end{array}\right], \boldsymbol{\alpha}_2=\left[\begin{array}{l}1 \\ -1 \\ 1\end{array}\right], \boldsymbol{A}=\left(\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_1+\boldsymbol{\alpha}_2\right)$ ,则方程组 $\boldsymbol{A}^* \boldsymbol{x}=\mathbf{0}$ 的通解为
设 $\boldsymbol{A}$ 为 $n$ 阶方阵( $n$ 为奇数),且 $|\boldsymbol{A}|=-4, \boldsymbol{A}^2-\boldsymbol{A}-2 \boldsymbol{E}=0$ ,则 $\left|\boldsymbol{A}^*+\boldsymbol{E}\right|=$
解答题
设行列式 $D=\left|a_{i j}\right|_n=\left|\begin{array}{ccccc}1+x & 2 & \cdots & n-1 & n \\ 1 & 2+x & \cdots & n-1 & n \\ \cdots & \cdots & \cdots & \cdots & \cdots \\ 1 & 2 & \cdots & (n-1)+x & n \\ 1 & 2 & \cdots & n-1 & n+x\end{array}\right|$ ,其中$x \neq 0, A_{i j}$ 为 $D$ 中元素 $a_{i j}$ 的代数余子式,试求 $\sum_{i=1}^n \sum_{j=1}^n A_{i j}$
已知 $\boldsymbol{A}, \boldsymbol{B}$ 为三阶矩阵,且满足 $\boldsymbol{A}^* \boldsymbol{B} \boldsymbol{A}=\boldsymbol{B} \boldsymbol{A}-\boldsymbol{E}$ ,其中 $\boldsymbol{A}=\left[\begin{array}{ccc}1 & 1 & 0 \\ 0 & 2 & 0 \\ 0 & 0 & -1\end{array}\right]$ ,求矩阵 $\boldsymbol{B}$ .
设实向量 $\boldsymbol{\alpha}=\left(a_1, a_2, a_3\right)^{\mathrm{T}}$ ,其中 $a_1 \neq 0, \boldsymbol{A}=\boldsymbol{E}+k \boldsymbol{\alpha} \boldsymbol{\alpha}^{\mathrm{T}}$ 为正交矩阵,其中 $k \neq 0$ .
(1)试求常数 $k$ ;
(2)可逆矩阵 $\boldsymbol{P}$ ,使 $\boldsymbol{P}^{-1} \boldsymbol{A} \boldsymbol{P}$ 为对角矩阵;
(3)行列式 $\left|2 \boldsymbol{E}+\boldsymbol{A}^n\right|$ .
设线性方程组

$$
\left\{\begin{aligned}
x_1+x x_3 & -1, \\
2 x_1+(2+a) x_2 & -(b+2) x_3=3, \\
-3 a x_2 & +(a+2 b) x_3=-3 .
\end{aligned}\right.
$$

(1)$a, b$ 取何值时,线性方程组无解、有唯一解、有无穷多解?
(2)当线性方程组有无穷多解时,求出其通解.
已知 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3$ 与 $\boldsymbol{\beta}_1, \boldsymbol{\beta}_2, \boldsymbol{\beta}_3$ 都是线性空间 $V$ 的基,且 $\boldsymbol{\beta}_1=\boldsymbol{\alpha}_1+\boldsymbol{\alpha}_2+2 \boldsymbol{\alpha}_3$ , $\boldsymbol{\beta}_2=\boldsymbol{\alpha}_1+2 \boldsymbol{\alpha}_2+3 \boldsymbol{\alpha}_3, \boldsymbol{\beta}_3=\boldsymbol{\alpha}_1-\boldsymbol{\alpha}_2+\boldsymbol{\alpha}_3, \boldsymbol{\alpha} \in V, \boldsymbol{\alpha}$ 在基 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3$ 下的坐标 $x=$ $(1,3,-1)^{\mathrm{T}}$ .试求:
(1)由基 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3$ 到基 $\boldsymbol{\beta}_1, \boldsymbol{\beta}_2, \boldsymbol{\beta}_3$ 的过渡矩阵 $\boldsymbol{A}$ ;
(2)由基 $\boldsymbol{\beta}_1, \boldsymbol{\beta}_2, \boldsymbol{\beta}_3$ 到基 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3$ 的过渡矩阵 $\boldsymbol{B}$ ;
(3) $\boldsymbol{\alpha}$ 在基 $\boldsymbol{\beta}_1, \boldsymbol{\beta}_2, \boldsymbol{\beta}_3$ 下的坐标 $y$ 。
用正交变换将二次曲面方程 $x^2+y^2+2 x y-4 y z-4 x z=4$ 化为标准方程,并写出所用正交变换。
设矩阵 $\boldsymbol{A}=\left(a_{i j}\right)_{m \times n}$ 的秩 $\mathrm{r}(\boldsymbol{A})=r < n$ .
(1)试简述齐次线性方程组 $\boldsymbol{A} x=0$ 解的结构;
(2)试简述非齐次线性方程组 $\boldsymbol{A} x=b$ 解的结构。
证明题
设向量组 $\boldsymbol{\beta}_1, \boldsymbol{\beta}_2, \boldsymbol{\beta}_3$ 线性无关,且可由向量组 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3$ 线性表示。试证明:
(1)向量组 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3$ 线性无关;
(2)向量组 $\boldsymbol{\alpha}_1, \boldsymbol{\alpha}_2, \boldsymbol{\alpha}_3$ 与向量组 $\boldsymbol{\beta}_1, \boldsymbol{\beta}_2, \boldsymbol{\beta}_3$ 等价。