将所有平面向量组成的集合记作R2.f是从R2到R2的映射.记作或(y1.y2)=f(x1.

发布时间:2021-02-20 12:11:38

将所有平面向量组成的集合记作R2,f是从R2到R2的映射,记作或(y1,y2)=f(x1,x2),其中x1,x2,y1,y2都是实数.定义映射f的模为:在||=1的条件下||的最大值,记做||f||.若存在非零向量R2,及实数λ使得f()=,则称λ为f的一个特征值.
(1)若f(x1,x2)=(x1,x2),求||f||;
(2)如果f(x1,x2)=(x1+x2,x1-x2),计算f的特征值,并求相应的;
(3)若f(x1,x2)=(a1x1+a2x2,b1x1+b2x2),要使f有唯一的特征值,实数a1,a2,b1,b2应满足什么条件?试找出一个映射f,满足以下两个条件:①有唯一的特征值λ,②||f||=|λ|,并验证f满足这两个条件.

网友回答

答案:解:(1)由于此时=,
又因为是在=1的条件下,有==≤1(x2=±1时取最大值),
所以此时有||f||=1;
(2)由f(x1,x2)=(x1+x2,x1-x2)=λ(x1,x2),可得:,
解此方程组可得:(λ-1)(λ+1)=1,从而λ=±.
当λ=时,解方程组,此时这两个方程是同一个方程,
所以此时方程有无穷多个解,为(写出一个即可),其中m∈R且m≠0.
当λ=-时,同理可得,相应的(写出一个即可),其中m∈R且m≠0.
(3)解方程组,可得x1(a1-λ,b1)+x2(a2,-b1-λ)=0
从而向量(a1-λ,b1)与(a2,-b1-λ)平行,
从而有a1,a2,b1,b2应满足:.
当f()=λ时,f有唯一的特征值,且||f||=|λ|.具体证明为:
由f的定义可知:f(x1,x2)=λ(x1,x2),所以λ为特征值.
此时a1=λ,a2=0,b1=0,b2=λ满足:,所以有唯一的特征值.
在=1的条件下=λ2,从而有||f||=|λ|.
分析:(1)由新定义可得=,利用=1,可得≤1,从而可得结论;
(2)由特征值的定义可得:,由此可得f的特征值,及相应的;
(3)解方程组,可得x1(a1-λ,b1)+x2(a2,-b1-λ)=0,从而可得a1,a2,b1,b2应满足的条件,当f()=λ时,f有唯一的特征值,且||f||=|λ|,再进行证明即可.
点评:本题考查新定义,考查学生的计算能力,考查学生分析解决问题的能力,正确运用新定义是关键.
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