矩阵的特征向量怎么求 λE–A求特征向量例子


线性代数相较于高等数学,在某种程度上更注重于矩阵的运算与性质理解。虽然矩阵中的特征值与特征向量的概念初看可能会有些复杂,但随着深入学习和练习,其逻辑和结构逐渐显露,吃力感便会减轻许多。要想真正掌握,仍需多加练习,熟能生巧。

特征值和特征向量的定义重述:对于一个n阶方阵A,若存在数λ和非零列向量x,使得Ax=λx,则称λ为矩阵A的特征值,x为对应于λ的特征向量。注意,λ可以为0,但x不能为0。

由上述定义可推导出:

-Ax=λx

-A=λE(E为单位矩阵)

因为单位矩阵E的对角线元素皆为1,且不可与方阵进行数值运算,故特征值乘以单位矩阵等于零矩阵。

∴(E-A)=0

若x为非零的列向量,则其行列式|E-A|即为特征值,记作根或特征根。

结论部分的理解与应用:

(1)若λ是A的特征值,x是对应的特征向量,则kλ也是Ax=kAx的特征向量(k为非零常数)。

证明过程见原内容。

(2)特征值可对应多个特征向量,但一个特征向量只能对应一个特征值。

通过反可证明此结论。

(3)若a是特征向量,b与a线性相关,则b+a也是特征向量。

证明见原内容。

以下附上几个求解特征值的例子图解,帮助理解与应用:

在求解过程中,应遵循一定思路和步骤,如先对E-A=0进行运算得到矩阵,再尽可能将某行/列转化为零并按行展开等。

对于复杂运算如求矩阵的特征值和对应的特征向量时,可能需要运用行简化阶梯形、上三角形矩阵、初等行变换、齐次线性方程组求解等知识点。这些知识点的学习和运用也是线性代数中的重要部分。

最后回顾特征值与特征向量的基本性质时,应着重理解互不相同的特征值对应的特征向量线性无关,方阵A的特征值都相异时其特征向量也线性无关等概念。