实对称矩阵的对角化

两个向量的乘积之和称为内积

向量\begin{pmatrix} 1\\ 2\\ 3 \end{pmatrix}\begin{pmatrix} 0\\ 0\\ 8 \end{pmatrix}的内积

1*0+2*0+3*8=24

内积是一个数

\alpha =\begin{pmatrix} a_{1}\\ a_{2}\\ a_{3} \end{pmatrix},\beta =\begin{pmatrix} b_{1}\\ b_{2}\\ b_{3} \end{pmatrix}

当且仅当\alpha为0向量的时候,\alpha .\alpha=0

(\alpha\beta)=(\beta \alpha)

(k\alpha\beta)=k(\beta \alpha)

(k\alpha k\beta)=k^{2}(\beta \alpha)

(\alpha+\beta ,\gamma )= (\alpha ,\gamma )+(\beta ,\gamma )

向量的长度(范数 ,模)

\left \| \alpha \right \|=\sqrt{(\alpha ,\alpha )}

\left \| \alpha \right \|=1向量的模为1叫作单位向量

\left \|k \alpha \right \|=\left | k \right |\cdot \left \|\alpha \right \|

\left | (\alpha ,\beta ) \right |\leq \left \| \alpha \right \|\left \| \beta \right \| (向量的内积有正有负)

\left \| \alpha +\beta \right \|\leq \left \| \alpha \right \| +\left \| \beta \right \|(三角两边之和要比第三边大)

什么是线性相关,什么是线性无关?

\alpha_{1} =5\alpha _{2}  两个向量是成倍的关系表示线性相关,即方向相同或相反,则线性相关

如果\alpha _{1}\alpha _{2}两个向量间有夹角,没有成倍关系,则是线性无关的。 即方向不同。

施密特正交化

给一组线性无关的\alpha _{1}\alpha _{2}\alpha _{3}\alpha _{4}.......\alpha _{s},求与之等价的正交的\beta _{1}\beta _{2}\beta _{3}\beta _{4}.......\beta _{s}

\beta _{1}=\alpha _{1}

\beta _{2}=\alpha _{2}-\frac{(\alpha _{2},\beta _{1})}{(\beta _{1},\beta _{1})}\beta _{1}

\beta _{3}=\alpha _{3}-\frac{(\alpha _{3},\beta _{1)}}{(\beta _{1},\beta _{1})}\beta _{1}-\frac{(\alpha _{3},\beta _{2)}}{(\beta _{2},\beta _{2})}\beta _{2}

\beta _{4}=\alpha _{4}-\frac{(\alpha _{4},\beta _{1)}}{(\beta _{1},\beta _{1})}\beta _{1}-\frac{(\alpha _{4},\beta _{2)}}{(\beta _{2},\beta _{2})}\beta _{2}-\frac{(\alpha _{4},\beta _{3)}}{(\beta _{3},\beta _{3})}\beta _{3}

依次类推

正交矩阵

A是n阶方阵  A^{T}A=E

行列式转置值不变

性质1)A 正交,\left | A \right |=\pm 1,\left | A ^{T}\right |\left | A \right |=1  ,所以 \left | A \right |^{2}=1

性质2)A正交,A^{-}=A^{T},且A^{-}A^{T}均为正交。

(A^{-})^{T}A^{T}=(AA^{-})^{T}

性质3)

A,B是正交矩阵,那么A\cdot B也正交

性质4)A为正交矩阵,\alpha\beta为列向量,

(A\alpha ,A\beta )=(\alpha ,\beta )(内积)

(A\alpha )^{T}A\beta =\alpha ^{T}A^{T}A\beta =\alpha ^{T}\beta=(\alpha ,\beta )

定理

A正交  \LeftrightarrowA的列(行)向量组是标准正交向量组。

\left ( \alpha _{i}\alpha _{i} \right )=\left \| \alpha _{i} \right \|^{2}=1

(\alpha _{i},\alpha _{j})=0

满足以上条件,则是标准正交向量组。

实对称矩阵的对角化

实对称矩阵A的不同特征值的特征向量正交。

对称矩阵A^{T}=A

实对称矩阵一定能对角化;

 

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