2003考研数学一试题及解析(四)
2016-03-06 13:30:15 来源:91考试网 作者:www.91exam.org 【
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在上式中取f(x)g(x)即可.

 

 

、(本题满分10分)

设矩阵,求B+2E的特征值与特征向量,其中A的伴随矩阵,E3阶单位矩阵.

分析 可先求出,进而确定B+2E,再按通常方法确定其特征值和特征向量;或先求出A的特征值与特征向量,再相应地确定A*的特征值与特征向量,最终根据B+2EA*+2E相似求出其特征值与特征向量.

详解 方法一:

经计算可得

       

        =.

从而

       

B+2E的特征值为

时,解,得线性无关的特征向量为

       

所以属于特征值的所有特征向量为

        ,其中是不全为零的任意常数.

时,解,得线性无关的特征向量为

   

所以属于特征值的所有特征向量为,其中为任意常数.

方法二:设A的特征值为,对应特征向量为,即 . 由于,所以

 又因 ,故有

于是有  

         

因此,B+2E的特征值,对应的特征向量为

由于

A的特征值为

时,对应的线性无关特征向量可取为 

时,对应的一个特征向量为 

,得.

因此,B+2E的三个特征值分别为993.

对应于特征值9的全部特征向量为

    ,其中是不全为零的任意常数;

对应于特征值3的全部特征向量为

    ,其中是不为零的任意常数.

评注 ,若A的特征值,对应特征向量为,则BA有相同的特征值,但对应特征向量不同,B对应特征值的特征向量为

本题计算量大,但方法思路都是常规和熟悉的,主要是考查考生的计算能力。不过利用相似矩阵有相同的特征值以及AA*的特征值之间的关系讨论,可适当降低计算量.

 

、(本题满分8分)

已知平面上三条不同直线的方程分别为

        

        

        .

试证这三条直线交于一点的充分必要条件为

分析 三条直线相交于一点,相当于对应线性方程组有唯一解,进而转化为系数矩阵与增广矩阵的秩均为2.

详解 方法一:必要性

设三条直线交于一点,则线性方程组

                            (*)

有唯一解,故系数矩阵与增广矩阵的秩均为2,于是

由于

        =,

但根据题设 ,故

            

充分性:由,则从必要性的证明可知,,故秩

由于

       

               =

故秩(A)=2. 于是,

           (A)==2.

    因此方程组(*)有唯一解,即三直线交于一点.

方法二:必要性

设三直线交于一点,则Ax=0的非零解,其中

       

于是  .

        

        =,

但根据题设 ,故

            

充分性:考虑线性方程组

                                     (*)

将方程组(*)的三个方程相加,并由a+b+c=0可知,方程组(*)等价于方程组

                                         (* *)

因为 

               =-,

故方程组(* *)有唯一解,所以方程组(*)有唯一解,即三直线交于一点.

评注】本题将三条直线的位置关系转化为方程组的解的判定,而解的判定问题又可转化为矩阵的秩计算,进而转化为行列式的计算,综合考查了多个知识点.

 

十一 、(本题满分10分)

已知甲、乙两箱中装有同种产品,其中甲箱中装有3件合格品和3件次品,乙箱中仅装有3件合格品. 从甲箱中任取3件产品放入乙箱后,求:

(1) 乙箱中次品件数的数学期望;

(2) 从乙箱中任取一件产品是次品的概率.

分析 乙箱中可能的次品件数为0123,分别求出其概率,再按定义求数学期望即可;而求从乙箱中任取一件产品是次品的概率,涉及到两次试验,是典型的用全概率公式的情形,第一次试验的各种可能结果(取到的次品数)就是要找的完备事件组.

详解 (1) X的可能取值为0123X的概率分布为

         k=0,1,2,3.

            X       0       1        2        3

              P                      

因此

        

(2) A表示事件“从乙箱中任取一件产品是次品”,由于构成完备事件组,因此根据全概率公式,有

   

         =

         =

评注】本题对数学期望的计算也可用分解法:

 

       

的概率分布为

              0       1

     P                           

 因为,所以

    

 

 

十二 、(本题满分8分)

设总体X的概率密度为

       

其中是未知参数. 从总体X中抽取简单随机样本,记

(1)     求总体X的分布函数F(x);

(2)     求统计量的分布函数

(3)     如果用作为的估计量,讨论它是否具有无偏性.

分析 求分布函数F(x)是基本题型;求统计量的分布函数,可作为多维相互独立且同分布的随机变量函数求分布函数,直接用定义即可;是否具有无偏性,只需检验是否成立.

详解 (1)

 

(2) 

        =

        =

        =

        =

(3) 概率密度为

      

因为  

    &n

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