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2024年考研数学(一)考试试题 - 第15题回答
线性代数
发布于2026年4月16日 03:20
阅读数 43

a>=0


评分及理由

(1)得分及理由(满分5分)

学生作答为“a>=0”。

题目要求对任意实向量α, β,不等式 \((\alpha^{T}A\beta)^{2}\leq\alpha^{T}A\alpha\cdot\beta^{T}A\beta\) 都成立。这个不等式是柯西-施瓦茨不等式的形式。对于任意向量α, β,该不等式成立当且仅当矩阵A是半正定的(或负半定的,但结合矩阵形式,通常考虑半正定)。因此,问题转化为求实数a的范围,使得矩阵A半正定。

计算矩阵A:
\(A = \begin{pmatrix} a+1 & a \\ a & a \end{pmatrix}\)

矩阵A半正定的充要条件是所有顺序主子式非负:
一阶顺序主子式:\(a+1 \ge 0\) 且 \(a \ge 0\)。但更严谨地,对于对称矩阵(A是对称的),半正定要求所有主子式非负,通常检查顺序主子式即可:
1. \(a+1 \ge 0\)
2. \(\det(A) = (a+1)a - a^2 = a\)

因此,A半正定的条件为:
\(a+1 \ge 0\) 且 \(a \ge 0\)。
由 \(a \ge 0\) 可推出 \(a+1 \ge 1 > 0\),所以只需 \(a \ge 0\)。

学生答案“a>=0”与标准答案 \([0, +\infty)\) 等价。因此答案正确。

根据评分规则,本题为填空题,正确则给5分,错误则给0分。学生答案正确,故得5分。

题目总分:5分

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