矩阵A的特征多项式
2014-05-14 15:08阅读:
矩阵A的特征多项式
定义 8
设
是数域
上线性空间
的线性变换, 对于
中数

, 如果存在非零向量
mg
SRC='http://jpkc.ecnu.edu.cn/gdds/zxxx/zsx05/zsx056/zsx05601/images/zsx056012_htm_eqn6.gif'
NAMO_EQN__='' BORDER='0' ALT='矩阵A的特征多项式' TITLE='矩阵A的特征多项式' />,
使得

则称
是
的一个
特征值, 而
为
的属于特征值
的一个
特征向量.
例如,
上数乘变换

,

, 使对每个

,

, 那么
中每个非零向量
均为
的属于特征值
的特征向量.
定义 9
设

,
是个文字, 矩阵
的行列式

称为
的
特征多项式, 它是
中的一个
次首一多项式. 矩阵
的特征多项式的根也称为
的
特征根.
线性变换的特征值与特征向量的求法步骤如下:
(1) 在
中取一个基

, 求出
在这基下的矩阵

;
(2) 求出
的特征多项式
在
中的全部根, 它们就是
的全部特征值, 设为
(

);
(3) 对每个
(

)
代入齐次线性方程组

求出基础解系, 以基础解系中每个解向量为坐标的向量
就是属于特征值
的一组线性无关的特征向量, 由此可得出属于
的全部特征向量.
例 7 设实线性空间
的线性变换
在基
下的矩阵为

求
的特征值与特征向量.
解
的特征多项式为

所以,
的特征值为

,

.
把
代入齐次线性方程组:

得

其基础解系为

于是, 属于
的两个线性无关的特征向量为

而属于
的所有特征向量为
(
是不全为零的实数).
再把
代入齐次线性方程组

,
得基础解系

所以, 属于特征值
的一个线性无关特征向量为

而属于
的全部特征向量为
(
为非零实数).
设

.
规定

称为
的
迹. 对于
的特征多项式, 我们有
在复数域中,
次多项式有
个复数根, 设
的所有根为

,
则

因此,
定理 6
相似的矩阵有相同的特征多项式.
最后, 我们来介绍一个著名的结果:
哈密尔顿-凯莱定理
设
是
阶方阵
的特征多项式, 则

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