要验证 \( r_1(A_1) = B_1 \) 和 \( r_2(A_2) = B_2 \),并求满足 \( f(A) = B \) 的最低次数多项式 \( f(x) \)。
**验证部分:**
1. **验证 \( r_1(A_1) = B_1 \):**
- \( r_1(x) = x^2 + 2x + 3 \)
- 计算 \( A_1^2 \), \( 2A_1 \), \( 3I \),相加得:
\[
A_1^2 + 2A_1 + 3I = \begin{pmatrix} 3 & 2 & 1 \\ 0 & 3 & 2 \\ 0 & 0 & 3 \end{pmatrix} = B_1
\]
- 验证成立。
2. **验证 \( r_2(A_2) = B_2 \):**
- \( r_2(x) = 3x - 7 \)
- 计算 \( 3A_2 - 7I \):
\[
3\begin{pmatrix} 3 & 1 \\ 0 & 3 \end{pmatrix} - 7I = \begin{pmatrix} 2 & 3 \\ 0 & 2 \end{pmatrix} = B_2
\]
- 验证成立。
**求多项式 \( f(x) \):**
需要构造 \( f(x) \) 使得:
- \( f(A_1) = B_1 = r_1(A_1) \)
- \( f(A_2) = B_2 = r_2(A_2) \)
由于 \( A_1 \) 和 \( A_2 \) 的最小多项式分别为 \( x^3 \) 和 \( (x-3)^2 \),应用中国剩余定理求解满足:
\[
\begin{cases}
f(x) \equiv x^2 + 2x + 3 \pmod{x^3} \\
f(x) \equiv 3x - 7 \pmod{(x-3)^2}
\end{cases}
\]
通过多项式插值,解得满足所有条件的四次多项式:
\[
f(x) = \frac{11}{27}x^4 - \frac{49}{27}x^3 + x^2 + 2x + 3
\]
**答案:**
验证 \( r_1(A_1) = B_1 \) 和 \( r_2(A_2) = B_2 \) 成立。最低次数多项式为:
\[
\boxed{f(x) = \frac{11}{27}x^4 - \frac{49}{27}x^3 + x^2 + 2x + 3}
\]