矩阵分析学习笔记(三)-矩阵的分解

谱分解

设为阶方阵,。由于,因此也是的特征值。这样就存在,使得。若可对角化,即存在可逆,使,其中为的特征值。这时有。

设,则线性无关,也线性无关,且。

这样就有A=P\begin{bmatrix}\lambda_1\\&\lambda_2\\&&\ddots\\&&&\lambda_n\end{bmatrix} P^{-1}=(\alpha_1,\alpha_2,\cdots,\alpha_n)\begin{bmatrix}\lambda_1\\&\lambda_2\\&&\ddots\\&&&\lambda_n\end{bmatrix}\begin{bmatrix}\beta_1^T\\\beta_2^T\\\vdots\\\beta_n^T\end{bmatrix}=\sum_{i=1}^n\lambda_i\alpha_i\beta_i^T称为的谱分解,特征值也称为的谱。

若,则可记为,

其中有如下 性质:

由于实对称阵可对角化,因此实对称阵谱分解存在。不可对角化的方阵没有谱分解。

例:求的谱分解。

解:先求的特征值和特征向量。

,故可对角化,从而的谱分解一定存在。

对用特征向量为,

令,则可逆,且,

这样,有即为的谱分解。

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