对角化
- 不同特征值所定义的特征子空间的和是直和
- 直和===子空间的一组基可以成为原空间的一组基
- 直和===零向量是分解唯一的
- 不同的特征值所求出的特征向量一定是线性无关的(有一个特征值至少可以求出一个非零的特征向量,在特征子空间里取出一个特征向量)
定义线性变换可以对角化:线性变换有n个不同(线性无关的)的特征向量
推理::::判断一个矩阵/线性变换是否可以对角化的充分条件(不是必要条件):线性变换有n个不同的特征值(线性变换的特征多项式没有重根)
推理::::线性变换的所有特征值的所对对应的特征子空间:先对角化当且仅当-----特征子空间的直和等于全空间(子空间的一组基可以拼接在一起等于全空间的一组基)
-------------------------------------------------------(同一个特征子空间的特征基向量一定的线性无关,而又证明不同的特征值的特征向量也是线性无关,故定理等价为定义(存在n个不同(线性无关的)的特征向量))
推理:可对角化的判定
λ是特征值,V是特征子空间------V的重数
代数重数:特征值作为特征多项式的根的重数(代数方程)
几何重数:(特征子空间的维数)
对任何的特征值而言----------其几何重数小于等于其代数重数
- 子空间的一组基一定可以扩张为原空间的一组基
完全的特征向量系(一个线性变换/一个矩阵)对于其任何一个特征值,其几何重数等于其代数重数,则称矩阵有完全的特征向量系
- 线性变换可对角化则称线性变换有完全的特征向量系(充分必要条件)
不同特征值的特征子空间的和都是直和但不一定等于全空间
- 可对角化的应用:
可对角化的集合原型:就是对于线性变换可以找到一组基,使线性变换可以在某一组基下的表示矩阵等于对角矩阵,
则问题出现是否可以对角化,对角线的值,基过渡矩阵
P-1AP=寻找相似的对角矩阵
P是不唯一的------------------------------------------如何判断是否可对角化并且求出P--------几何重数与代数重数是否是相等的
可对角化矩阵的幂
特征子空间的维数----------解空间的维数-------λI-A的矩阵的秩
- 可对角化相对于不可对角化举证来说是多得多