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特征值与特征向量的定义

【摘要】:设A是n 阶矩阵,λ是一个数,若存在n维非零列向量ξ,使得则称λ是A 的特征值,ξ是A 的对应于特征值λ的特征向量.由①式,得ξ=0,因ξ≠0,故齐次方程组x=0有非零解,于是②式称为A 的特征方程,是未知量λ的n次方程,有n个根,λE-A称为特征矩阵,|λE-A|称为特征多项式.求出λi(i=1,2,…

设A是n 阶矩阵,λ是一个数,若存在n维非零列向量ξ,使得

则称λ是A 的特征值,ξ是A 的对应于特征值λ的特征向量.

【注】由①式,得

(λE-A)ξ=0,

因ξ≠0,故齐次方程组(λE-A)x=0有非零解,于是

②式称为A 的特征方程,是未知量λ的n次方程,有n个根(重根按照重数计),λE-A称为特征矩阵,|λE-A|称为特征多项式.求出λi(i=1,2,…,n)后,代回(λE-A)x=0,得(λiE-A)x=0,求解此方程组,得出的非零解均为矩阵A的属于特征值λi 的特征向量.

见例7.1.(www.chuimin.cn)

例7.1 求矩阵的全部特征值和特征向量.

得特征值λ1=λ2=λ3=2,λ4=-2.

当λ1=λ2=λ3=2时,由(2E-A)x=0,即

解得基础解系为ξ1=[1,1,0,0]T,ξ2=[1,0,1,0]T,ξ3=[1,0,0,1]T,故对应于λ1=λ2=λ3=2的全部特征向量为k1ξ1+k2ξ2+k3ξ3,其中k1,k2,k3 是不全为零的任意常数.

当λ4=-2时,由(-2E-A)x=0,即

解得基础解系为ξ4=[1,-1,-1,-1]T,故对应于λ4=-2的全部特征向量为k4ξ4,其中k4 是任意非零常数.