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特征值是什么,矩陣的特征值和特征向量到底有什么意義

特征值是什么

特征值是什么,矩陣的特征值和特征向量到底有什么意義


特征值是線性代數(shù)中的一個(gè)重要概念,在數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用 。
特征值是指設(shè)A是n階方陣,如果存在數(shù)m和非零n維列向量x,使得Ax=mx成立,則稱m是A的一個(gè)特征值(characteristic value)或本征值(eigenvalue) 。非零n維列向量x稱為矩陣A的屬于(對(duì)應(yīng)于)特征值m的特征向量或本征向量 , 簡(jiǎn)稱A的特征向量或A的本征向量 。
線性代數(shù)是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支,它的研究對(duì)象是向量 , 向量空間(或稱線性空間) , 線性變換和有限維的線性方程組 。向量空間是現(xiàn)代數(shù)學(xué)的一個(gè)重要課題;因而,線性代數(shù)被廣泛地應(yīng)用于抽象代數(shù)和泛函分析中;通過解析幾何,線性代數(shù)得以被具體表示 。線性代數(shù)的理論已被泛化為算子理論 。由于科學(xué)研究中的非線性模型通??梢员唤茷榫€性模型 , 使得線性代數(shù)被廣泛地應(yīng)用于自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)中 。
矩陣的特征值和特征向量到底有什么意義一般來講特征值和特征向量只針對(duì)方陣而言.任何n階方陣都有n個(gè)特征值(記重?cái)?shù)),每個(gè)特征值(不記重?cái)?shù))至少有1個(gè)特征向量.前半句用代數(shù)基本定理證明,后半句由特征值的定義直接得.
實(shí)對(duì)稱矩陣的特征值有什么特點(diǎn)1、實(shí)對(duì)稱矩陣A的不同特征值對(duì)應(yīng)的特征向量是正交的 。
2、實(shí)對(duì)稱矩陣A的特征值都是實(shí)數(shù),特征向量都是實(shí)向量 。
3、n階實(shí)對(duì)稱矩陣A必可相似對(duì)角化,且相似對(duì)角陣上的元素即為矩陣本身特征值 。
4、若λ0具有k重特征值 必有k個(gè)線性無關(guān)的特征向量,或者說必有秩r(λ0E-A)=n-k,其中E為單位矩陣 。
高等代數(shù)問題:廣義特征值到底有什么意義(A-λI)x=0和(A-λI)^n x=0特征值以及特征向量均有對(duì)應(yīng)關(guān)系,(A-λI)^n x的解空間也是A的不變子空間(通常叫循環(huán)特征子空間),主要用于描述λ是虧損特征值的情況.等你學(xué)過Jordan標(biāo)準(zhǔn)型了再來對(duì)照著看比較好. 另外注意兩點(diǎn) 1.應(yīng)該是(A-λI)^n而不是A^n 2.這個(gè)一般不叫廣義特征值,通常廣義特征值是指(A-λB)x=0這樣的問題
一個(gè)特征值對(duì)應(yīng)多少基礎(chǔ)解系不管是齊次方程或是非齊次方程,一個(gè)特征值都只對(duì)應(yīng)一個(gè)基礎(chǔ)解系,不同的只是:齊此方程的解的結(jié)構(gòu)是特征值對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)解系,而非其次方程是特征值對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)解系加特解.基礎(chǔ)解系是一個(gè)解得組合,他們內(nèi)部是線性關(guān)系,所以用一個(gè)常數(shù)乘以你算出的其中的一個(gè)解而已
矩陣的特征值和特征向量是什么意思
特征值是指設(shè) A 是n階方陣 , 如果存在數(shù)m和非零n維列向量 x,使得 Ax=mx 成立,則稱 m 是A的一個(gè)特征值或本征值 。

線性變換的特征向量(本征向量)是一個(gè)非簡(jiǎn)并的向量,其方向在該變換下不變 。

一個(gè)線性變換通常可以由其特征值和特征向量完全描述 。特征空間是相同特征值的特征向量的集合 。“特征”一詞來自德語(yǔ)的eigen 。

1904年希爾伯特首先在這個(gè)意義下使用了這個(gè)詞,更早亥爾姆霍爾茲也在相關(guān)意義下使用過該詞 。eigen一詞可翻譯為”自身的”、“特定于……的”、“有特征的”、或者“個(gè)體的”,這顯示了特征值對(duì)于定義特定的線性變換的重要性 。


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求特征值

描述正方形矩陣的特征值的重要工具是特征多項(xiàng)式,λ是A的特征值等價(jià)于線性方程組(A – λI) v = 0 (其中I是單位矩陣)有非零解v (一個(gè)特征向量),因此等價(jià)于行列式|A – λI|=0 。

函數(shù)p(λ) = det(A – λI)是λ的多項(xiàng)式,因?yàn)樾辛惺蕉x為一些乘積的和,這就是A的特征多項(xiàng)式 。矩陣的特征值也就是其特征多項(xiàng)式的零點(diǎn) 。

一個(gè)矩陣A的特征值可以通過求解方程pA(λ) = 0來得到 。若A是一個(gè)n×n矩陣,則pA為n次多項(xiàng)式 , 因而A最多有n個(gè)特征值 。反過來,代數(shù)基本定理說這個(gè)方程剛好有n個(gè)根,如果重根也計(jì)算在內(nèi)的話 。

所有奇數(shù)次的多項(xiàng)式必有一個(gè)實(shí)數(shù)根,因此對(duì)于奇數(shù)n,每個(gè)實(shí)矩陣至少有一個(gè)實(shí)特征值 。在實(shí)矩陣的情形,對(duì)于偶數(shù)或奇數(shù)的n,非實(shí)數(shù)特征值成共軛對(duì)出現(xiàn) 。

什么叫特征值互異
【特征值是什么,矩陣的特征值和特征向量到底有什么意義】特征值是指設(shè) A 是n階方陣,如果存在數(shù)m和非零n維列向量 x,使得 Ax=mx 成立,則稱 m 是A的一個(gè)特征值(characteristic value)或本征值(eigenvalue) 。

非零n維列向量x稱為矩陣A的屬于(對(duì)應(yīng)于)特征值m的特征向量或本征向量,簡(jiǎn)稱A的特征向量或A的本征向量 。


特征值是什么,矩陣的特征值和特征向量到底有什么意義



擴(kuò)展資料:


求矩陣的全部特征值和特征向量的方法如下:

第一步:計(jì)算的特征多項(xiàng)式;

第二步:求出特征方程的全部根,即為的全部特征值;

第三步:對(duì)于的每一個(gè)特征值,求出齊次線性方程組:一個(gè)基礎(chǔ)解系,則的屬于特征值的全部特征向量(其中是不全為零的任意實(shí)數(shù)) 。

若是的屬于的特征向量,則也是對(duì)應(yīng)于的特征向量 , 因而特征向量不能由特征值惟一確定 。反之,不同特征值對(duì)應(yīng)的特征向量不會(huì)相等,亦即一個(gè)特征向量只能屬于一個(gè)特征值 。



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