線性代數裡的特徵向量和特徵值的含義

2021-03-10 16:13:02 字數 5821 閱讀 6443

1樓:毓良剛棋

線性代來

數是數學的一個分自支,它的研究物件是向量,向量空間(或稱線性空間),線性變換和有限維的線性方程組。向量空間是現代數學的一個重要課題;因而,線性代數被廣泛地應用於抽象代數和泛函分析中;通過解析幾何,線性代數得以被具體表示。線性代數的理論已被泛化為運算元理論。

由於科學研究中的非線性模型通常可以被近似為線性模型,使得線性代數被廣泛地應用於自然科學和社會科學中。

特徵值是線性代數中的一個重要概念。在數學、物理學、化學、計算機等領域有著廣泛的應用。

數學上,線性變換的特徵向量(本徵向量)是一個非退化的向量,其方向在該變換下不變。該向量在此變換下縮放的比例稱為其特徵值(本徵值)。一個線性變換通常可以由其特徵值和特徵向量完全描述。

特徵空間是相同特徵值的特徵向量的集合。

設a為n階矩陣,根據關係式ax=λx,可寫出(λe-a)x=0,繼而寫出特徵多項式|λe-a|=0,可求出矩陣a有n個特徵值(包括重特徵值)。將求出的特徵值λi代入原特徵多項式,求解方程(λie-a)x=0,所求解向量x就是對應的特徵值λi的特徵向量。

2樓:禹玉花索妝

特徵抄值和特徵向量是很重要的bai,可以說是矩陣的精髓。你du自學的話,榨一下看到這個

zhi定義,可能不知dao道他有什麼用。學到後面就知道它的用處有多大了。

我這裡稍微舉個例子:

求矩陣a的100次方。

這個你總不能去做100次矩陣乘法吧,這裡就用特徵值和特徵向量來算。

找到a的n個特徵值和n個特徵向量,用特徵值組成一個對角陣t,把n個特徵向量放在一起組成一個可逆陣p,於是a的100次方=[p^(-1)]*(t^100)*p,t是對角陣,所以t的100次方只要把對角線元素取100次方就行了。

這就是矩陣特徵值和特徵向量的用處之一,你光看定義肯定是模模糊糊的,看到後面的應用就知道為什麼要這麼定義了。

線性代數特徵值和特徵向量

3樓:合興銳乙

線性代復

數是數學的一個分支,它

制的研bai

究物件是向量,向量du空間(或稱線性空間zhi),線性dao變換和有限維的線性方程組。向量空間是現代數學的一個重要課題;因而,線性代數被廣泛地應用於抽象代數和泛函分析中;通過解析幾何,線性代數得以被具體表示。線性代數的理論已被泛化為運算元理論。

由於科學研究中的非線性模型通常可以被近似為線性模型,使得線性代數被廣泛地應用於自然科學和社會科學中。

特徵值是線性代數中的一個重要概念。在數學、物理學、化學、計算機等領域有著廣泛的應用。

數學上,線性變換的特徵向量(本徵向量)是一個非退化的向量,其方向在該變換下不變。該向量在此變換下縮放的比例稱為其特徵值(本徵值)。一個線性變換通常可以由其特徵值和特徵向量完全描述。

特徵空間是相同特徵值的特徵向量的集合。

設a為n階矩陣,根據關係式ax=λx,可寫出(λe-a)x=0,繼而寫出特徵多項式|λe-a|=0,可求出矩陣a有n個特徵值(包括重特徵值)。將求出的特徵值λi代入原特徵多項式,求解方程(λie-a)x=0,所求解向量x就是對應的特徵值λi的特徵向量。

4樓:李蕊智雲

λ|λ||λ

e-a|

=|λ-1

-1-3||0

λ-30|

|-2-2

λ||λe-a|

=(λ-3)*

|λ-1

-3||-2

λ||λe-a|

=(λ-3)(λ^2-λ-6)

=(λ+2)(λ-3)^2

特徵值專λ=

-2,3,

3對於屬λ=

-2,λe-a

=[-3

-1-3][0

-50]

[-2-2

-2]行初等變換為[1

11][0

10][0

20]行初等變換為[1

01][0

10][0

00]得特徵向量(10

-1)^t

對於重特徵值λ=

3,λe-a=[

2-1-3][00

0][-2

-23]

行初等變換為[2

-1-3][0

-30][0

00]行初等變換為[2

0-3][0

10][0

00]得特徵向量(30

2)^t.

線性代數 特徵值和特徵向量?

5樓:匿名使用者

ααt為一個n維列向量乘一個n維行向量,得到一個n維方陣。這個方陣的每兩行肯定都是線性相關的,因為都是列向量中的一個元素,依次乘行向量中的元素,作為對應位置的值。或者可以算一下,如圖所示,得到的n維矩陣對應的行列式,每行提出對應的公因子,得到一個每行元素都相同的行列式,即秩為1.

當然也可以這麼想,r(ab)≤min(r(a),r(b)),因為a和b為列向量和行向量,r=1,所以r(ab)最大為1,又r(ab)明顯不是0,所以r(ab)=1.

6樓:有俠濮友

線性代數是數學的一個分支,它的研究物件是向量,向量空間(或稱線性空間),線性變換和有限維的線性方程組。向量空間是現代數學的一個重要課題;因而,線性代數被廣泛地應用於抽象代數和泛函分析中;通過解析幾何,線性代數得以被具體表示。線性代數的理論已被泛化為運算元理論。

由於科學研究中的非線性模型通常可以被近似為線性模型,使得線性代數被廣泛地應用於自然科學和社會科學中。

特徵值是線性代數中的一個重要概念。在數學、物理學、化學、計算機等領域有著廣泛的應用。

數學上,線性變換的特徵向量(本徵向量)是一個非退化的向量,其方向在該變換下不變。該向量在此變換下縮放的比例稱為其特徵值(本徵值)。一個線性變換通常可以由其特徵值和特徵向量完全描述。

特徵空間是相同特徵值的特徵向量的集合。

設a為n階矩陣,根據關係式ax=λx,可寫出(λe-a)x=0,繼而寫出特徵多項式|λe-a|=0,可求出矩陣a有n個特徵值(包括重特徵值)。將求出的特徵值λi代入原特徵多項式,求解方程(λie-a)x=0,所求解向量x就是對應的特徵值λi的特徵向量。

線性代數中怎樣求特徵值和特徵向量?

7樓:曾經的一隻豬

特徵值與特徵向量是線性代數的核心也是難點,在機器學習演算法中應用十分廣泛。要求線性代數中的特徵值和特徵向量,就要先弄清楚定義:

設 a 是 n 階矩陣,如果存在一個數 λ 及非零的 n 維列向量 α ,使得aα=λαaα=λα成立,則稱 λ 是矩陣 a 的一個特徵值,稱非零向量 α 是矩陣 a 屬於特徵值 λ 的一個特徵向量。

觀察這個定義可以發現,特徵值是一個數,特徵向量是一個列向量,一個矩陣乘以一個向量就等於一個數乘以一個向量。

請好人幫我講講線性代數「方陣的特徵值和特徵向量」裡面的基礎解系究竟怎麼具體出來?

8樓:

我們課本最常見的就是三階,而且考試也以三階為主,我就給你用三階的舉例說明吧

三階方陣a求特徵向量,特徵值的方法:

1,先求特徵多項式|λe-a|=0 解出特徵值λ1,λ2,λ3

特徵值一定有三個(因為三階,或許會有兩重根(λ1=λ2),但重某種意義上說也是三個)。

2,把特徵值代入特徵方程(λie-a)x=0求特徵向量

case1.把單根的特徵值代入特徵方程(λie-a)x=0,肯定並且只能解出一個特徵向量。

case2.把重根(兩個相等的根)代入特徵方程(λie-a)x=0求特徵向量的個數看r(λie-a):

當r(λe-a)=2時,特徵方程(λie-a)x=0有一基礎解系;(基礎解系的個數就是階數減去秩)。

當r(λe-a)=1時,特徵方程(λie-a)x=0有兩基礎解系(注意這兩個基礎解系一定線性無關)。

至此應該有你要的答案了。我再往後說一點。

考試往往不是簡單的求解特徵值,特徵向量。很多情況是讓你判斷它能否對角化。

我們知道實對稱矩陣一定可以對角化。但對於一般的矩陣呢(就如上面說的這個),如何判斷它能否對角化呢?通過上面的兩步以後,我們接下來看第三步。

3.,如果第二步中解出三個單根,則一定可以對角化。

如果第二步中出現二重根,我們只看case2的情況(case1不管),

當r(λe-a)=1時,特徵方程(λie-a)x=0有兩基礎解系,則矩陣a可以對角化

即存在可逆矩陣p,有p^(-1)ap=∧

當r(λe-a)=2時,特徵方程(λie-a)x=0有一基礎解系,則矩陣a一定不可對角化。

體會到了嗎?可對角化必須有三個線性無關的特性向量。還有就是不同特徵值的特徵向量一定線性無關。

9樓:匿名使用者

特徵值相同,不一定有相同的特徵向量

線性代數,求特徵值和特徵向量

10樓:dear豆小姐

||特徵值  λ = -2, 3, 3,特徵向量

: (1    0    -1)^t、(3     0     2)^t。

解:|λe-a| =

|λ-1       -1          -3|

| 0         λ-3         0|

|-2         -2           λ|

|λe-a| = (λ-3)*

|λ-1        -3|

|-2           λ|

|λe-a| = (λ-3)(λ^2-λ-6) = (λ+2)(λ-3)^2

特徵值  λ = -2, 3, 3

對於 λ = -2, λe-a =

[-3      -1      -3]

[ 0      -5       0]

[-2      -2      -2]

行初等變換為

[ 1       1         1]

[ 0       1         0]

[ 0       2         0]

行初等變換為

[ 1       0         1]

[ 0       1         0]

[ 0       0         0]

得特徵向量 (1    0    -1)^t。

對於重特徵值 λ = 3, λe-a =

[ 2      -1      -3]

[ 0       0       0]

[-2      -2      3]

行初等變換為

[ 2      -1      -3]

[ 0      -3       0]

[ 0       0       0]

行初等變換為

[ 2       0      -3]

[ 0       1       0]

[ 0       0       0]

得特徵向量 (3     0     2)^t。

答:特徵值  λ = -2, 3, 3,特徵向量: (1    0    -1)^t、(3     0     2)^t。

擴充套件資料

特徵值是線性代數中的一個重要概念。在數學、物理學、化學、計算機等領域有著廣泛的應用

設 a 是n階方陣,如果存在數m和非零n維列向量 x,使得 ax=mx 成立,則稱 m 是a的一個特徵值(characteristic value)或本徵值(eigenvalue)。

非零n維列向量x稱為矩陣a的屬於(對應於)特徵值m的特徵向量或本徵向量,簡稱a的特徵向量或a的本徵向量。

矩陣的特徵向量是矩陣理論上的重要概念之一,它有著廣泛的應用。數學上,線性變換的特徵向量(本徵向量)是一個非簡併的向量,其方向在該變換下不變。該向量在此變換下縮放的比例稱為其特徵值(本徵值)。

線性代數特徵值,特徵向量,線性代數,這個特徵值和特徵向量怎麼做?

第一例可得出 1 4 2 2 2 5 4 5 0 第二例可得出 1 6 3 det 0 5 3 0 0 6 4 1 5 3 6 0 3 3 0 5 0 6 4 0 4 0 6 1 5 4 18 6 0 4 3 0 3 0 6 0 5 1 2 5 20 4 18 1 2 2 1 2 2 第三例 3 3...

線性代數求特徵值與特徵向量題,若特徵值是四重根,是不是就應該寫出無關向量組成的基礎解系

多重根未必一定對應相應數量的不相關特徵向量的。例如你這四重根,不一定有四個不相關的特徵向量與之對應。矩陣能否對角化,關鍵的也就在這些多重根是否有對應數量的特徵向量與之對應,如果不足,則不能對角化。學習高等代數需不需要有高等數學為基礎?高等代數和高等數學之間沒有直接的關係。高等代數是數學專業的必修課,...

線性代數,特徵值與特徵向量,如圖,我的思路錯在哪?求詳細解答!謝謝

你把a化為上三角矩陣從而的得到的特值是不對的,對角矩陣上主對角線上的值才是特徵值 你寫的第4行 a 依據什麼?線性代數特徵值與特徵向量問題 如圖 20 觀察行列式 e a 你就會發現所有的 的n 1次方項,係數都是對角線上的元素的相反數。合併後,的n 1次方係數就是主對角線元素的和的相反數。然後,任...