Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Собственные значения и собственные векторы матрицы.Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Рассмотрим квадратные матрицы размера или, что то же самое, матрицы порядка . При умножении матрицы порядка на -мерный вектор в произведении получается -мерный вектор: Для любой матрицы существует набор особых векторов, таких, что произведение матрицы на вектор из такого набора равносильно умножению этого вектора на определенное число.
Определение. Число называется собственным значением матрицы порядка , если существует такой ненулевой вектор , что выполняется равенство (44) При этом называется собственным вектором матрицы . Уравнение (44) представлено в матричной форме. Группируя все слагаемые этого уравнения в левой части, его можно переписать в более удобном виде: (45) где и - соответственно единичная матрица и нулевой вектор. Если - элементы матрицы , то характеристическая матрица согласно определениям умножения матрицы на число и суммы матриц имеет вид: (46) Множество всех собственных значений матрицы называется ее спектром. Система собственных векторов, соответствующих различным собственным значениям матрицы , является линейно независимой. Иными словами, если матрица порядка имеет различных собственных значений, то ее собственные векторы образуют базис в пространстве .
Собственные значения и собственные векторы линейного оператора Определение. Вектор называется собственным вектором линейного оператора (или матрицы ), если найдется такое число , что (47) Число называется собственным значением (числом) оператора (или матрицы ), соответствующий вектору (Собственные векторы и собственные значения в литературе называют также характеристическими векторами и значениями (корнями)). Из определения следует, что собственный вектор под действием линейного оператора переходит в вектор, коллинеарный самому себе, т.е. просто умножается на некоторое число. В то же время несобственные векторы преобразуются более сложным образом. Равенство (47) можно записать в матричной форме
(48)
где вектор представлен в виде вектора-столбца, или в развернутом виде Перепишем систему так, чтобы в правых частях были нули:
или в матричном виде Полученная однородная система всегда имеет нулевое решение . Для существования ненулевого решения необходимо и достаточно, чтобы определитель системы
(49)
Определитель является многочленом -й степени относительно . Этот многочлен называется характеристическим многочленом оператора или матрицы , а уравнение (49) – характеристическим уравнением оператора или матрицы . Характеристический многочлен линейного оператора не зависит от выбора базиса. Действительно, преобразуем характеристический многочлен , полученный в новом базисе , если известна матрица перехода от старого базиса к новому. С учетом соотношений получаем . Учитывая, что определитель произведения квадратных матриц одинакового порядка равен произведению определителей этих матриц, получаем , т.е. независимо от выбора базиса. Пример. Найти собственные значения и собственные векторы линейного оператора , заданного матрицей . Решение. Составляем характеристическое уравнение Откуда собственные значения линейного оператора , . Находим собственный вектор , соответствующий собственному значению . Для этого решаем матричное уравнение или , Откуда находим . Положив , получим, что векторы при любом являются собственными векторами линейного оператора с собственным значением . Аналогично можно убедиться, что векторы при любом являются собственными векторами линейного оператора с собственным значением . Свойства собственных значений матрицы линейного оператора . 1. Произведение собственных значений матрицы равно ее определителю . 2. Число отличных от нуля собственных значений матрицы равно ее рангу. 3. Все собственные значения матрицы отличны от нуля тогда и только тогда, когда матрица невырожденная. 4. Если - собственное значение невырожденной матрицы , то - собственное значение обратной матрицы . 5. Если l - собственное значение матрицы , - собственное значение матрицы , где - натуральное число.
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-08-01; просмотров: 238; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.226.104.30 (0.007 с.) |