diff --git a/素材/特征值与相似.md b/素材/特征值与相似.md index d08044a..2cea383 100644 --- a/素材/特征值与相似.md +++ b/素材/特征值与相似.md @@ -1,2 +1,28 @@ -$设 E 为 3 阶单位矩阵,\alpha 为一个 3 维单位列向量,则矩阵 E-\alpha\alpha^T 的全部 3 个特征值为\underline{\qquad}。$ +设 $A$ 是 $n$ 阶方阵,若存在数 $\lambda$ 和非零 $n$ 维列向量 $\xi$,使得 $A\xi = \lambda\xi$,则称 $\lambda$ 为 $A$ 的特征值,$\xi$ 为 $A$ 对应于 $\lambda$ 的特征向量。 +1. 构造特征多项式:$f(\lambda) = |\lambda E - A|$($E$ 为 $n$ 阶单位矩阵),本质是将 $A\xi = \lambda\xi$ 变形为 $(\lambda E - A)\xi = 0$,由于 $\xi \neq 0$,齐次线性方程组有非零解的充要条件是系数行列式为 0,即 $|\lambda E - A| = 0$。 +2. 求解特征方程:$|\lambda E - A| = 0$,得到的根即为 $A$ 的特征值,此时根的重数为**代数重数**。 +3. 求对应特征向量:对每个特征值 $\lambda_i$,解齐次方程组 $(\lambda_i E - A)x = 0$,其非零解即为对应 $\lambda_i$ 的特征向量,所有非零解构成该特征值的特征子空间;该子空间的维数为**几何重数**。 + +特征值,顾名思义,就是体现了这个矩阵的“特征”。这一点在矩阵的相似表现的尤为明显。 +特征值最基本的性质: +1. 特征值之和等于矩阵的迹(主对角线元素之和),即 $\sum\limits_{i=1}^{n}\lambda_i=\sum\limits_{i=1}^{n}a_{ii}$; +2. 特征值之积等于矩阵的行列式,即$\prod\limits_{i=1}^{n}\lambda_i=|A|$。 +3. 对于有理函数 $f(x)$ ,矩阵 $f(A)$ 的特征值为 $f(\lambda)$ ,对应的特征向量不变。相应的,如果 $A\sim B$,则 $f(A) \sim f(B)$。 +4. 相似矩阵特征值相等。 + +## 常见题型 +特征值常见的就是针对其性质进行设问 +1. 针对“迹”设问 +>[!example] ([[线代2019秋A|2019]])例题1 +设 $E$ 为 $3$ 阶单位矩阵,$\alpha$ 为一个 $3$ 维单位列向量,则矩阵 $E-\alpha\alpha^\text{T}$ 的全部 $3$ 个特征值为?(详解见[[特征值]]) +2. 针对“有理函数”设问 +>[!example] 例题2 +>已知 $4$ 阶矩阵 $A$ 与 $B$ 相似,$A$ 的全部特征值为 $1,2,3,4$,则行列式 $|B^{-1}-E|$ 为\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_\_ + +>[!note] 解析 +>“对于有理函数 $f(x)$ ,矩阵 $f(A)$ 的特征值为 $f(\lambda)$ ,对应的特征向量不变。” +>根据这一条性质,我们求得矩阵 $B^{-1}-E$ 的所有特征值,进而求得行列式。 +>$f(x)=\frac{1}{x}-1$,则 $B^{-1}-E$ 的特征值为 $0,-\frac12, -\frac23,-\frac34$,相乘结果为 $0$,故答案为 $0$。 + +--- TODO: ADD MORE. --- \ No newline at end of file