线性代数里面那个特征值有哪些性质?比如和或者乘积。

如题所述

比较详细了,求采纳,谢谢~~~~

(一) 矩阵的特征值

  定义5.1 设 为 阶矩阵, 是一个数,如果方程

           (5.1)

存在非零解向量,则称 为 的一个特征值,相应非零解向量 称为与特征值 对应的特征向量.

  将(5.1)式改写为

    (5.2)

即 元齐次线性方程组

(5.3)

此方程组存在非零解的充分必要条件为系数行列式等于零,即

         

  定义5.2 设 为 阶矩阵,含有未知量 的矩阵 称为 的特征矩阵,其行列式 为 的 次多项式,称为 的特征多项式, 称为 的特征方程.

   是矩阵 的一个特征值,则一定是 的根,因此又称特征根.若 是 的 重根,则 称为 的 重特征值(根).方程 的第一个非零解向量,都是相应于 的特征向量.

  例1 求矩阵 的特征值与特征向量.

  解:矩阵 的特征方程为

  

化简得

所以 是矩阵 的两个不同的特征值.

  以 代入与特征方程对应的齐次线性方程组(5.3),得

  

  它的基础解系是 ,所以 是矩阵 对应于 的全部特征向量.

  同样,以 代入与特征方程对应的齐次线性方程组,得

  它的基础解系是 ,所以 是矩阵 对应于特征值 的全部特征向量.

  例2 求矩阵

的特征值和特征向量.

  解:矩阵 的特征方程为

化简得 ,所以 是矩阵 的特征值,“1”是矩阵 的二重特征值.

  以 代入与特征方程对应的齐次线性方程组,得

  它的基础解系是 ,所以 是矩阵 对应于 的全部特征向量.

  以 代入与特征方程对应的齐次线性方程组,得

  

  它的基础解系是 ,所以 是矩阵 对应于二重特征值 的全部特征向量.

  例3  求矩阵

的特征值与特征向量.

  解:由

得特征值

当 有

  它的基础解系是 ,所以对于 ,矩阵 的全部特征向量是

当 有

  它的基础解系是向量 及 ,所以对于 ,矩阵 的全部特征向量是

    不全为零)

  例4  求 阶数值矩阵

的特征值与特征向量.

  解:因为 ,因此, 的特征值为

  把 代入(5.3):

  这个方程组的系数矩阵是零矩阵,所以任意 个线性无关的向量都是它的基础解系,取单位向量组 作为基础解系,于是 的全部特征向量为

   不全为零)

  (二) 特征值与特征向量的基本性质

  定理5.1  阶矩阵 与它的转置矩阵 有相同的特征值.

  证:由 有

得 与 有相同的特征多项式,所以它们的特征值相同.

  定理5.2 设 是 阶矩阵,如果

(1)

或(2)

有一个成立,则矩阵 的所有特征值 的模 小于1,即

  定理5.3  阶矩阵 互不相同的特征值 ,对应的特征向量 线性无关.

  (三) 相似矩阵

  定义5.3 设 、 为 阶矩阵,如果有 阶非奇异矩阵中存在,使得 成立,则称矩阵 与 相似,记为 .

  例如,



   

  所以, ,即 .

  定理5.4 如果 阶矩阵 、 相似,则它们有相同的特征值.

  证:因

 

 

  得 、 有相同的特征多项式,所以它们有相同的特征值.

  定理5.5  阶矩阵 与 阶对角矩阵 相似的充分必要条件为矩阵 有 个线性无关的特征向量.

  推论 若 阶矩阵 有 个相异的特征值 ,则 与对角矩阵 相似.

  注意: 有 个相异特征值只是 可化为对角矩阵的充分条件而不是必要条件.

  定理5.6  阶矩阵 与对角矩阵相似的充分必要条件是对于每一个 重特征根 ,矩阵 的秩是 (证明略).

课后作业:

1、求下列矩阵的特征值及特征向量:

2、设矩阵 非奇异,证明 .

  (四) 关于约当形矩阵的概念

  由定理5.6可知,并不是所有 阶矩阵都可与对角矩阵相似,但可以与一种极简单矩阵——约当形矩阵相似.下面将叙述有关约当形矩阵的要领和一些定理,但对于定理不加以证明.

  定义5.4 在 阶矩阵 中,如果



称为约当块.

  如果一个分块对角矩阵的所有子块都是约当块,即

中 都是约当块,则称 为约当形矩阵,或称约当标准形.

  例如:

都是约当块.

都是约当形矩阵.

  对角矩阵可看成每个约当块都为一阶的约当形矩阵.

  定理5.7 任意一个 阶矩阵 ,都存在 阶可逆矩阵 ,使得 ,即任意一个 阶矩阵 都与 阶约当矩阵 相似(证明略).

  例如,矩阵

有两个特证值 ,并仅有两个线性无关特征向量

  所以它不与对角矩阵相似,但它与约当形矩阵追问

那个特征值,比如入1+入2+.....+入n=多少?乘积我知道

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