矩阵基础

特征值和特征向量

定义:设A为n阶方阵,如果实数\lambda和n维非零向量\eta使得 A\eta =\lambda \eta 成立,则称\lambda为方阵A的特征值,非零向量\eta为A对应于\lambda的特征向量。

                          

矩阵基础_第1张图片矩阵基础_第2张图片

 

相关性质

  • A\eta与特征向量\eta共线(方向相同或者相反);

  • trace(A) = sum([\lambda1, \lambda2, ..., \lambdan]);

  • det(A)    = prod([\lambda1, \lambda2, ..., \lambdan]);

  • 如果A具有n个不同的特征值,则对应的特征向量之间线性无关;

  • 如果A存在重复的特征值, 【think】

相似矩阵

定义:A,B为n阶方阵,如果存在n阶可逆矩阵P,使得P^{^{-1}}AP=B,则称矩阵A与B相似,记为A~B。

相关性质

  • A~ B,则rank(A) = rank(B),det(A) = det(B),trace(A) = trace(B)
  • 若A~B,则A与B具有相同的特征值
  • A~ B,且A可逆,则B也可逆;

对角化

定义:对于n阶方阵A,若存在可逆矩阵P,使得P^{^{-1}}AP=\Lambda,其中\Lambda为n阶对角矩阵,则称A可对角化。

相关性质

  • 方阵A可对角化 <<==>> A有n个线性无关的特征向量;
  • 方阵A有n个不同的特征值 ==>>A可被对角化
  • 实对称矩阵一定可对角化;

矩阵的特征分解

令A是一个NxN的方阵,且有N个线性无关的特征向量q_i (i=1, 2, ..., N), 这样, A可以被分解为:

                                                                                  A = Q\Lambda Q^{-1}

其中,Q也是一个NxN的方阵,其第i列为A的第i个特征向量。

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