特征值与特征向量(一)
定義1:
設是數域P上線性空間V的一個線性變換,如果對于數域P中一數存在一個非零向量,使得那么稱為的一個特征值,而稱為的屬于特征值的一個特征向量。
從幾何上來看,特征向量的方向經過線性變換后,保持在同一條直線上,這時或者方向不變(λ。>0)?,或者方向相反(λ。<0),至于λ。=0時,特征向量就被線性變換變成零向量。(零向量不是特征向量)
如果ξ是線性變換的屬于特征值的特征向量,那么ξ的任何一個非零倍數kξ也是的屬于的特征向量.因為從式可以推出
特征向量不是被特征值所唯一決定的,特征值卻是被特征向量所唯一決定的?,因為,一個特征向量只能屬于一個特征值。
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定義2:
? 設是數域P上一n級矩陣,λ是一個文字,矩陣的行列式
稱為A的特征多項式,這是數域P上的一個n次多項式。
如果λ。是線性變換A的特征值,那么λ。一定是矩陣A的特征多項式的一個根;反過來,如果λ。是矩陣A的特征多項式在數域P中的一個根,即|?λE?-A?|?=0,?那么齊次線性方程組
(1)
就有非零解.這時,如果()是方程組(1)的一個非零解,那么非零向量
滿足,即λ。是線性變換的一個特征值,ξ就是屬于特征值的一個特征向量。
確定一個線性變換的特征值與特征向量的方法:
1.在線性空間V中取一組基寫出在這組基下的矩陣A;()
2.求出A的特征多項式|?λE?-A?|?在數城P中全部的根,它們也就是線性變換的全部特征值;
3.把所求得的特征值逐個地代人方程組(1),對于每一個特征值,解方程組(1),求出一組基礎解系,它們就是屬于這個特征值的幾個線性無關的特征向量在基下的坐標,這樣,我們也就求出了屬于每個特征值的全部線性無關的特征向量.
矩陣A的特征多項式的根有時也稱為A的特征值,而相應的線性方程組(1)的解也就稱為A的屬于這個特征值的特征向量.
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總結
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