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2023年考研数学(二)考试试题 - 第22题回答
线性代数2
发布于2025年12月12日 21:06
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评分及理由

(1)得分及理由(满分0分)

本题第(1)问要求根据线性变换求矩阵A。学生作答中,第1次识别给出的矩阵A为 \(\begin{pmatrix}1&1&1\\2&1&1\\0&1&-1\end{pmatrix}\),第2次识别给出的矩阵A为 \(\begin{pmatrix}1&1&1\\2&1&1\\0&1&1\end{pmatrix}\)。这两个矩阵的第二行第二列元素(1)与标准答案(-1)不同,且第2次识别的第三行第三列元素(1)也与标准答案(-1)不同。根据题目给出的线性变换规则 \(A(x_1, x_2, x_3)^T = (x_1+x_2+x_3, 2x_1-x_2+x_3, x_2-x_3)^T\),矩阵A应为 \(\begin{pmatrix}1 & 1 & 1\\2 & -1 & 1\\0 & 1 & -1\end{pmatrix}\)。学生给出的两个矩阵均不正确,因此第(1)问得0分。

(2)得分及理由(满分12分)

本题第(2)问要求求可逆矩阵P和对角矩阵Λ。虽然学生在第(1)问中写错了矩阵A,但第(2)问的求解过程是基于其自己给出的错误矩阵进行的。评分应基于其第(2)问的求解逻辑是否正确,以及最终得到的P和Λ是否满足 \(P^{-1}AP = Λ\) 且A为其自己给出的矩阵。

首先,学生两次识别的矩阵A不同,导致后续特征值、特征向量和P矩阵均不一致,这本身是严重的逻辑不一致错误。其次,即使分开看两次识别:

  • 第1次识别:矩阵A为 \(\begin{pmatrix}1&1&1\\2&1&1\\0&1&-1\end{pmatrix}\)。其特征多项式计算结果 \((\lambda + 1)(\lambda^2 - 2)\) 正确,解得特征值 \(\lambda_1=-1,\lambda_2=\sqrt{2},\lambda_3=-\sqrt{2}\)(或 \(\lambda_2 = 2, \lambda_3=-2\) 是计算错误)。但学生直接写成了 \(\lambda_1=-1,\lambda_2=2,\lambda_3=-2\),这是特征值求解错误。后续基于此错误特征值求出的特征向量和P矩阵,无法使 \(P^{-1}AP\) 成为对角矩阵(因为特征值本身求错)。因此,第1次识别的解答整体错误。
  • 第2次识别:矩阵A为 \(\b...
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