线性代数——特征值与特征向量的性质

文章探讨了方阵的特征值与其转置矩阵的特征值之间的关系,以及特征值的性质,包括它们的和等于对角线元素之和,乘积等于矩阵行列式的值。同时,文章指出对于不同特征值对应的线性无关特征向量也保持线性无关,而重特征根的线性无关特征向量个数不超过其重数。

(1)设A为方阵,则A与ATA^{T}AT有相同的特征值。
在这里插入图片描述
此处用到了两个关键性质,一:单位阵的转置为其本身,二:转置并不改变行列式的值。
(2):
设n阶方阵A=(aija_{ij}aij)的n个特征值为λ1\lambda_{1}λ1,λ2\lambda_{2}λ2,…λn\lambda_{n}λn,则λ1+λ2+λ3+...λn=a11+a22+a33+...+ann\lambda_{1}+\lambda_{2}+\lambda_{3}+...\lambda_{n}=a_{11}+a_{22}+a_{33}+...+a_{nn}λ1+λ2+λ3+...λn=a11+a22+a33+...+ann
(2)λ1∗λ2∗λ3∗λn=∣A∣\lambda_{1}*\lambda_{2}*\lambda_{3}*\lambda_{n}=|A|λ1λ2λ3λn=A
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该证明用到高中时期的多项式的乘法规律。更关键的是明白λ\lambdaλ∣λ∗E−A∣=0|\lambda*E-A|=0λEA=0的根

设A为n阶方阵,λ1\lambda_{1}λ1,λ2\lambda_{2}λ2,λ3\lambda_{3}λ3,…,λm\lambda_{m}λm为A的m个不同特征值,a1,a2,a3...ama_{1},a_{2},a_{3}...a_{m}a1,a2,a3...am分别为A的对应于λ1\lambda_{1}λ1,λ2\lambda_{2}λ2,λ3\lambda_{3}λ3,…,λm\lambda_{m}λm的特征向量,则a1,a2,a3...ama_{1},a_{2},a_{3}...a_{m}a1,a2,a3...am线性无关。
该证明采用数学归纳法
证明如下:
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/deab00694c914b7b8cb831f851de2b2b.png】
先设只有一项,推出其线性无关,在利用数学归纳归纳法对多项时进行讨论。
(3) 设n阶方阵A的相异特征值为λ1,λ2,....λn\lambda_{1},\lambda_{2},....\lambda_{n}λ1,λ2,....λn,对应于λi\lambda_{i}λi的线性无关的特征向量为ai1,ai2,ai3...aima_{i1},a_{i2},a_{i3}...a_{im}ai1,ai2,ai3...aim,则向量组ai1,ai2,ai3...aima_{i1},a_{i2},a_{i3}...a_{im}ai1,ai2,ai3...aim线性无关。
用一句话说就是,无关的无关还是无关。
其推导过程与上式类似。

K重特征根对应的线性无关的特征向量的个数小于等于K

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