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时间:2020-07-08
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1、线性代数知识点总结(第5章)(一)矩阵的特征值与特征向量1、特征值、特征向量的定义:设A为n阶矩阵,如果存在数λ及非零列向量α,使得Aα=λα,称α是矩阵A属于特征值λ的特征向量。2、特征多项式、特征方程的定义:
2、λE-A
3、称为矩阵A的特征多项式(λ的n次多项式)。
4、λE-A
5、=0称为矩阵A的特征方程(λ的n次方程)。注:特征方程可以写为
6、A-λE
7、=03、重要结论:(1)若α为齐次方程Ax=0的非零解,则Aα=0·α,即α为矩阵A特征值λ=0的特征向量(2)A的各行元素和为k,则(1,1,…,1)T为
8、特征值为k的特征向量。(3)上(下)三角或主对角的矩阵的特征值为主对角线各元素。△4、总结:特征值与特征向量的求法(1)A为抽象的:由定义或性质凑(2)A为数字的:由特征方程法求解5、特征方程法:(1)解特征方程
9、λE-A
10、=0,得矩阵A的n个特征值λ1,λ2,…,λn注:n次方程必须有n个根(可有多重根,写作λ1=λ2=…=λs=实数,不能省略)(2)解齐次方程(λiE-A)=0,得属于特征值λi的线性无关的特征向量,即其基础解系(共n-r(λiE-A)个解)6、性质:(1)不同特征值的特征向量线性无
11、关(2)k重特征值最多k个线性无关的特征向量1≤n-r(λiE-A)≤ki(3)设A的特征值为λ1,λ2,…,λn,则
12、A
13、=Πλi,Σλi=Σaii(4)当r(A)=1,即A=αβT,其中α,β均为n维非零列向量,则A的特征值为λTT1=Σaii=αβ=βα,λ2=…=λn=0(5)设α是矩阵A属于特征值λ的特征向量,则Af(A)ATA-1A*P-1AP(相似)λf(λ)λλ-1
14、A
15、λ-1λαα/ααP-1α(二)相似矩阵7、相似矩阵的定义:设A、B均为n阶矩阵,如果存在可逆矩阵P使得B=P-1AP
16、,称A与B相似,记作A~B8、相似矩阵的性质(1)若A与B相似,则f(A)与f(B)相似(2)若A与B相似,B与C相似,则A与C相似(3)相似矩阵有相同的行列式、秩、特征多项式、特征方程、特征值、迹(即主对角线元素之和)【推广】(4)若A与B相似,则AB与BA相似,AT与BT相似,A-1与B-1相似,A*与B*也相似(三)矩阵的相似对角化9、相似对角化定义:如果A与对角矩阵相似,即存在可逆矩阵P,使得P-1AP=Λ=,称A可相似对角化。注:Aαi=λiαi(αi≠0,由于P可逆),故P的每一列均为矩阵A
17、的特征值λi的特征向量10、相似对角化的充要条件(1)A有n个线性无关的特征向量(2)A的k重特征值有k个线性无关的特征向量11、相似对角化的充分条件:(1)A有n个不同的特征值(不同特征值的特征向量线性无关)(2)A为实对称矩阵12、重要结论:(1)若A可相似对角化,则r(A)为非零特征值的个数,n-r(A)为零特征值的个数(2)若A不可相似对角化,r(A)不一定为非零特征值的个数(四)实对称矩阵13、性质(1)特征值全为实数(2)不同特征值的特征向量正交(3)A可相似对角化,即存在可逆矩阵P使得P-
18、1AP=Λ(4)A可正交相似对角化,即存在正交矩阵Q,使得Q-1AQ=QTAQ=Λ
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