第四章 相似矩阵与矩阵对角化

news2024/11/25 20:36:15

引言

  1. 题型总结中推荐例题有蓝皮书的题型较为重要,只有吉米多维奇的题型次之。
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知识点思维导图

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补充:

  1. 特征值可以为零。
  2. 说特征向量要指明是哪个特征值对应的特征向量。
  3. n阶上三角,下三角,对角矩阵的特征值就是主对角线上的元素。
  4. 矩阵无除法。即 A − 1 B = 1 A B ≠ B A A^{-1}B=\frac{1}{A}B≠\frac{B}{A} A1B=A1B=AB
  5. 若λ是矩阵A的特征值,α是λ对应的特征向量,则 c α cα cα也是λ的特征向量。(c为常数)
  6. α 1 , α 2 α_1,α_2 α1α2 A A A的特征向量,则 c 1 α 1 + c 2 α 2 c_1α_1+c_2α_2 c1α1+c2α2也是 A A A的特征向量。( c 1 , c 2 c_1,c_2 c1,c2为常数)
  7. 一个特征值可以对应多个特征向量,一个特征向量只能对应一个特征值。
  8. 若A、B相似,则A、B同时可逆或同时不可逆。

易错点

  1. 书写特征方程式,一定要注意检查式子写的是否正确,这步出错了,后面就都会错。

题型总结

一、求特征值和特征向量

  1. 步骤:
    1)列特征方程求出特征值。
    2)取一个λ代入 A − λ E A-λE AλE,并化为行最简形。
    3)根据行最简矩阵,写出同解方程组。说明自由变量,令自由变量。
    4)得基础解系,从而得特征向量。
  2. 关于解特征方程方法:
    1)不要完全展开,否则会得到三次方程。
    2)把某行尽可能化为零,再按行展开。
    3)提含λ的公因子。
    4)注意相反数、相同数和行(列)之和相同。

二、实对称阵对角化

  1. 步骤:
    1)求矩阵A的特征值
    2)求特征向量
    3)将特征值向量正交化、单位化
    4)正交单位向量作为列向量构成一个正交矩阵 P P P,可使 P − 1 A P = Λ P^{-1}AP=Λ P1AP=Λ。(Λ是以A的特征值做为主对角线元素的对角阵)
  2. 注意:
    1)若三个特征值均为单根,那么对应特征向量已正交,直接单位化即可;
    2)若为一个单根和两个重根,仅对两个重根进行正交化,再将三个一起单位化;
    3)若为一个三重根,则三个都要正交化并单位化。

其余题型

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方法心得

  1. 施密特正交化的公式要记好。

参考资料:
[1]安徽理工大学数学系. 线性代数(第三版修订). 天津:天津科学技术出版社, 2019.
[2]安徽理工大学数学系. 线性代数、概率论与数理统计同步辅导习题(第二版). 天津:天津科学技术出版社, 2016.
[3]张天德. 线性代数习题精选精解. 山东:山东科学技术出版社, 2009.
[4]《线性代数》高清教学视频 “惊叹号”系列 宋浩老师

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