第5章 特征值和特征向量

本章深入探讨特征值和特征向量的概念,重点解析它们如何使矩阵对角化,详细阐述矩阵对角化的过程,并提供相关题型进行练习。

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第5章 特征值和特征向量

背景——二次型

二次型
1.标准二次型
只有平方项
2.非标准二次型
平方项+交叉项
3.二次型的标准化/矩阵对角化

一、概念

概念
1.特征值与特征向量
1.α怎么求
2.λ对应的α怎么求
2.特征方程
1.λ不一定实
2.特征值的和为迹/积为行列式
3.秩=n—特征值均不为0;秩小于n—存在特征值为0
特征向量即非零解
3.矩阵相似
1.性质
2.秩相等
3.特征值相同
4.转置及一元n次方程式相似;可逆-相似(逆阵和伴随)
5.迹相等+行列式相等

二、性质——使命是矩阵对角化

性质
实对称矩阵
(一).一般性质
1.堆成一堆线性无关
2.Aα=λ0α
1.f(A)α=f(λ0)α
2.A、A的逆阵、A的伴随之间特征值与特征向量的关系
3.可对角化=有n个线性无关的特征向量
(二).对于实对称矩阵
1.特征值都实
2.不同特征值对应的特征向量正交
3.一定能对角化

三、矩阵对角化过程

正交
1.向量正交
1.定义
2.性质
3.正交化过程=正交化+规范化
2.正交矩阵
1.定义
2.等价条件-直接规范化
3.性质3
对角化过程
(一).非实对称矩阵
1.求特征值
2.求特征向量
3.可对角化=有n个线性无关的特征向量
(二).实对称矩阵
1.求特征值
2.求特征向量-不同特征值对应的特征向量正交
3.找可逆阵P+正交阵Q

题型

题型
型一.性质
型二.λ求法
1.公式法-针对具体A
2.定义法-给f(A)或AB=C
3.关联法-A、A的逆阵、A的伴随+与A相似的B
型三.矩阵对角化判断
1.先看对称
2.再看特征值
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