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平移后的特征值

Shifting Eigenvalues

专题
Discrete Math / 离散数学
难度
L6

题目详情

AA 是一个 n×nn \times n 矩阵,其特征值为 5 和 7。求下式矩阵的特征值之和:

B=((A3In)1)3B = ((A - 3I_n)^{-1})^3

Let AA be a n×nn \times n matrix with eigenvalues 5 and 7. Find the sum of the eigenvalues of:

B=((A3In)1)3B = ((A - 3I_n)^{-1})^3
解析

AA 的两个特征值是 5 和 7,那么:

  • A3InA-3I_n 的特征值变为 53=25-3=273=47-3=4
  • (A3In)1(A-3I_n)^{-1} 的特征值变为 12\frac1214\frac14
  • 再立方后,B=((A3In)1)3B=((A-3I_n)^{-1})^3 的特征值就是 (12)3=18,(14)3=164.\left(\frac12\right)^3=\frac18, \qquad \left(\frac14\right)^3=\frac1{64}.

因此,若题意是这两个特征值各出现一次,则特征值之和为 18+164=864+164=964.\frac18+\frac1{64}=\frac{8}{64}+\frac{1}{64}=\boxed{\frac{9}{64}}.


Original Explanation

Let B=((A3In)1)3B = ((A - 3I_n)^{-1})^3.

  • Eigenvalues of AA: 5,75,7.
  • Eigenvalues of A3InA - 3I_n: 53=25-3=2, 73=47-3=4.
  • Eigenvalues of (A3In)1(A - 3I_n)^{-1}: 1/21/2, 1/41/4.
  • Eigenvalues of B=((A3In)1)3B = ((A-3I_n)^{-1})^3: (1/2)3=1/8(1/2)^3 = 1/8, (1/4)3=1/64(1/4)^3 = 1/64.

Sum of eigenvalues (assuming multiplicity 1 each):

18+164=964.\frac{1}{8} + \frac{1}{64} = \frac{9}{64}.