美刺
感觉题目有点问题,最后应该是证明:V可分解为两个正交的二维A不变子空间的直和,否则A作为一个变换怎么分解为直和?我得想法:V是4维空间,则A的特征多项式为4次,又没有实特征值,从而特征多项式一定是两个实数域不可约二次多项式的乘积。A在4维复空间内一定存在复特征值,且其虚部不为0,共轭成对,令为a1+ib1,a1-ib1,a2+ib2,a2-ib2,b1和b2都不为0,易知共轭的特征值对应的特征向量也共轭,从而,一对共轭特征值对应于两个4维实数列向量u,v,且A(u+iv)=(a1+ib1)(u+iv),则Au=a1u-b1v,Av=a1v+b1u,(1)u,v线性无关,否则令u=hv,则带入(1),可得到(h*h+1)*b1=0,这是不可能的,所以u,v线性无关由(1)得u,v的生成子空间即为V在A下的一个不变子空间,同理可得另一个不变子空间。因为不同特征值的特征向量线性无关,从而这两个不变子空间的直和为V 这两个子空间的正交性还不知道怎么证明...先证简单的,(3)导(1),实际上因为c可逆,因此r(a)≤r(a^2)≤r(a),后面这个不等式总是成立的,所以(1)成立;然后(2)导(3),先把(2)中的那个a平方,然后把平方后的那个形式凑成p(b,o,o,o)p^(-1)[p(b,o,o,e(n-r))p^(-1)],因为方括号里的那几个矩阵都可逆,因此就可以把方括号里的那一堆记成c^(-1),这样就有a^2=ac^(-1),把c逆到左边,就是(3);最后(1)导(2),因为是用rank导,所以就得考虑把a变成jordan标准型,就是a=pjp^(-1),然后把a的jordan标准型j写成上面m个jordan块是对角线元素不为0的那些,后面的是那些jordan块是对角线元素为0的,然后把b记成那m个对角线元素不为0的那些jordan块组成的矩阵,然后剩下来的就是说明那些对角线元素为0的jordan块都是1阶的就成了,实际上你把a的jordan标准型平方,然后用(1)就能得到这结果。