证明 因为
A
\boldsymbol{A}
A 与
B
\boldsymbol{B}
B 相似,即有可逆矩阵
P
\boldsymbol{P}
P, 使
P
−
1
A
P
=
B
(1)
\boldsymbol{P}^{-1} \boldsymbol{A} \boldsymbol{P} = \boldsymbol{B} \tag{1}
P−1AP=B(1) 因为单位矩阵与任何同阶方阵都是可交换的(证明见 “矩阵可交换的定义和性质”),所以有
λ
E
=
λ
E
(
P
−
1
P
)
=
P
−
1
(
λ
E
)
P
(2)
\lambda \boldsymbol{E} = \lambda \boldsymbol{E} (\boldsymbol{P}^{-1} \boldsymbol{P}) = \boldsymbol{P}^{-1} (\lambda \boldsymbol{E}) \boldsymbol{P} \tag{2}
λE=λE(P−1P)=P−1(λE)P(2) 将
(
1
)
(1)
(1) 和
(
2
)
(2)
(2) 代入矩阵
B
\boldsymbol{B}
B 的特征多项式
∣
B
−
λ
E
∣
|\boldsymbol{B} - \lambda \boldsymbol{E}|
∣B−λE∣,有
∣
B
−
λ
E
∣
=
∣
P
−
1
A
P
−
P
−
1
(
λ
E
)
P
∣
=
∣
P
−
1
(
A
−
λ
E
)
P
∣
=
∣
P
−
1
∣
∣
(
A
−
λ
E
)
∣
∣
P
∣
=
∣
(
A
−
λ
E
)
∣
\begin{align*} |\boldsymbol{B} - \lambda \boldsymbol{E}| & = |\boldsymbol{P}^{-1} \boldsymbol{A} \boldsymbol{P} - \boldsymbol{P}^{-1} (\lambda \boldsymbol{E}) \boldsymbol{P}| \\ & = |\boldsymbol{P}^{-1} (\boldsymbol{A} - \lambda \boldsymbol{E}) \boldsymbol{P}| \\ & = |\boldsymbol{P}^{-1}| |(\boldsymbol{A} - \lambda \boldsymbol{E})| |\boldsymbol{P}| \\ & = |(\boldsymbol{A} - \lambda \boldsymbol{E})| \end{align*}
∣B−λE∣=∣P−1AP−P−1(λE)P∣=∣P−1(A−λE)P∣=∣P−1∣∣(A−λE)∣∣P∣=∣(A−λE)∣ 所以
A
\boldsymbol{A}
A 与
B
\boldsymbol{B}
B 的特征多项式相同。得证。
|