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7-4矩阵的对角化课案
Binzhou Medical college
Medical Inf. 高明海 2016
第7-4节 矩阵的对角化
三、可对角化的条件
四、对角化的一般方法
二、可对角化的概念
第4章
一、相似矩阵的性质
性质1:若两个矩阵相似,则它们的行列式相等。
一、相似矩阵的性质
性质2:若两个相似矩阵可逆,则它们的逆矩阵也相似。
性质3:若两个矩阵相似,则它们的k倍也相等。
性质4:若两个相似矩阵可逆,则它们的同次幂也相似。
结论:两个相似矩阵的相同多项式也相似。
矩阵,则称矩阵A可对角化.
定义:矩阵A是数域P上的一个n级方阵. 如果
二、可对角化的概念
三、可对角化的条件
1. (定理1)
说明:数学归纳法(利用范德蒙行列式).略
推论
如果A的特征多项式在数域 P 中有n个不同特征值,则A可对角化.
推论1
推论2 在复数域C上的线性空间中,如果线性变换A的特征多项式没有重根,则A可对角化.
3. n阶矩阵A可对角化的充分必要条件是A有n个线性无关的向量。
证明:若A可化,则存在可逆矩阵X,使得
即有:AX=XΛ
把X分块:
且有:
因为X可逆,所以X1、X2、…、Xn线性无关。
即:
亦即:
反之同理。
步骤:
四、对角化的一般方法
3°若全部基础解系所合向量个数之和等于n ,则
(或矩阵A)可对角化. 以这些解向量为列,作一个
基变换的过渡矩阵.
解:A的特征多项式为
得A的特征值是1、1、-1.
例2. 问A是否可对角化?若可,求可逆矩阵T,使
解: A的特征多项式为
得A的特征值是2、2、-4 .
对于特征值2,求出齐次线性方程组
对于特征值-4,求出齐次方程组
的一个基础解系:(-2、1、0),(1、0、1)
所以A可对角化.
是对角矩阵(即D不可对角化).
项式.并证明:D在任何一组基下的矩阵都不可能
则D在这组基下的矩阵为
于是
∴ D的特征值为0(n重).
的系数矩阵的秩为n-1,从而方程组的基础解系
故D不可对角化 .
n阶矩阵A可对角化的充分必要条件是
A有n个线性无关的特征向量 .
可见,并不是任一线性变换都有一组基,使它在这组基下的矩阵为对角形.
本节介绍,在适当选择基下,一般的线性变换的矩阵能化简成什么形状.
总结
作业P225 4、6.
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