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中国科学技术大学2026春《线性代数 B1》期末考试知乎Liuk

发布日期 2026/8/29 20:55:33      查看 7      加入组卷      查看作者     
填空题
记 $\mathbb{R}_3[x]$ 为次数小于等于 3 的所有实系数多项式组成的线性空间,已知

$$
f_1(x)=x^3-x^2, \quad f_2(x)=x^2-x, \quad f_3(x)=x-1, \quad f_4(x)=1
$$

是 $\mathbb{R}_3[x]$ 的一组基,则 $x^3$ 在这组基下的坐标为
设 $\mathcal{A}$ 是三维欧氏空间上的第二类正交变换,若 $\mathcal{A}$ 有一个辐角为 $\frac{\pi}{2}$ 的复特征值,则线性变换 $\mathcal{A} \circ \mathcal{A}+2 \mathcal{A}$ 的行列式为
平面 $\mathbb{R}^2$ 上的线性变换

$$
\mathcal{A}:\binom{x}{y} \mapsto\left(\begin{array}{cc}
4 & 1 \\
1 & -2
\end{array}\right)\binom{x}{y}
$$

将单位圆 $C$ 映射为椭圆 $E$ ,则椭圆 $E$ 的长短半轴分别为
若线性变换在某组基下的矩阵为

$$
\left(\begin{array}{ccc}
3 & 0 & -4 \\
x & -1 & 2 \\
2 & 4 & 1
\end{array}\right)
$$

在另一组基下的矩阵为

$$
\left(\begin{array}{ccc}
1 & 0 & 0 \\
0 & y & 0 \\
0 & 0 & -1
\end{array}\right),
$$

则 $x y=$
设 $V=\mathbb{R}^{2 \times 2}$ ,记 $A=\left(\begin{array}{ll}1 & 2 \\ 3 & 4\end{array}\right)$ ,若 $V$ 上的线性变换 $\mathcal{A}$ 满足 $\mathcal{A}(M)=M A$ ,则 $\mathcal{A}$在基

$$
\left\{\left(\begin{array}{ll}
1 & 0 \\
0 & 0
\end{array}\right),\left(\begin{array}{ll}
0 & 1 \\
0 & 0
\end{array}\right),\left(\begin{array}{ll}
0 & 0 \\
1 & 0
\end{array}\right),\left(\begin{array}{ll}
0 & 0 \\
0 & 1
\end{array}\right)\right\}
$$

下的矩阵为
二次型 $Q\left(x_1, x_2, x_3\right)=x_1^2+x_2^2+2 x_1 x_2+2 x_2 x_3$ 的规范型为
设 $\mathcal{A}$ 是 $4 n-1$ 维空间上的线性变换,若 $\operatorname{rank}(A)=3 n$ ,则 $\operatorname{rank}\left(A^3\right)$ 的取值范围是
超定线性方程组

$$
\left(\begin{array}{ll}
1 & 1 \\
1 & 2 \\
2 & 1
\end{array}\right) x=\left(\begin{array}{l}
1 \\
2 \\
3
\end{array}\right)
$$

的最小二乘解为
解答题
计算矩阵的幂,要求结果不包含根式.
(1)$A=\left(\begin{array}{cc}4 & 6 \\ -3 & -5\end{array}\right)$ ,求 $A^{2026}$ .
(2)$B=\left(\begin{array}{cc}2 & 2 \\ -2 & 0\end{array}\right)$ ,求 $B^{2026}$ .
记 $\mathbb{R}_3[x]$ 为次数小于等于 3 的所有实系数多项式组成的线性空间,对任意 $f \in \mathbb{R}_3[x]$ ,定义

$$
\mathcal{D}(f)=-f+x f^{\prime}+2 f^{\prime}+f^{\prime \prime}
$$

(1)验证 $\mathcal{D}$ 是实线性空间 $\mathbb{R}_3[x]$ 上的线性变换.
(2)线性变换 $\mathcal{D}$ 是否可对角化?为什么?
求矩阵

$$
A=\left[\begin{array}{ccc}
2 & 7 & 13 \\
1 & 1 & -2 \\
2 & -3 & -3
\end{array}\right]
$$

的 QR 分解。
给定二次曲面在直角坐标系下的方程

$$
3 x_1^2+3 x_2^2+5 x_3^2+2 x_1 x_2-2 x_1 x_3-2 x_2 x_3=1 .
$$

用正交变换将其化为标准方程,并指出这是什么类型的二次曲面.
证明题
设 $A$ 是满足 $A A^{\mathrm{T}}=A^{\mathrm{T}} A$ 的实方阵,证明若存在实可逆矩阵 $P$ 使得 $P^{-1} A P$ 为对角矩阵,则 $A$ 是对称矩阵.
证明以下命题:
(1)若 $A$ 和 $B$ 是同阶正交方阵,且 $\operatorname{det} A=-\operatorname{det} B$ ,证明 $A+B$ 不可逆.
(2)设 $A$ 是满足 $A^3=A$ 的 $n$ 阶复方阵,证明 $A$ 有 $n$ 个线性无关的特征向量.