基本信息
文件名称:《线性代数》Similar相似矩阵-教学课件(非AI生成).ppt
文件大小:2.05 MB
总页数:32 页
更新时间:2025-06-22
总字数:约1.8千字
文档摘要

将它们正交化,可得正交矩阵Q。*相似矩阵设A,B是两个n阶方阵,如果存在一个n阶可逆矩阵P,使得P-1AP=B

则称B是A的相似矩阵,也称B与A相似.运算P-1AP也称为对A进行相似变换.P称为把A变成B的相似变换矩阵.相似变换也是一种线性变换.(如同正交变换)*相似矩阵相似关系是一种等价关系,满足:反身性:A相似于A;对称性:若A相似于B,则B相似于A;传递性:若A相似于B,B相似于C,则有A相似于C。A相似于B,可以记为:*相似矩阵矩阵A与矩阵B相似*相似矩阵的性质*相似矩阵的应用求A100利用相似变换可以将矩阵化简。*相似变换与对角矩阵对一个方阵A,是否存在一个可逆矩阵P,使得若存在P,则称A可对角化,若不存在P,则称A不可对角化。*相似变换与对角矩阵*矩阵可对角化的条件即为A的n个特征向量。问题:A可对角化的条件?P的求法。*矩阵可对角化的条件n阶方阵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.反之,若方阵A有n个线性无关的特征向量满足:令:P是可逆矩阵!*矩阵可对角化的条件若n阶方阵A有n个不同的特征值,则A可对角化.若n阶方阵A没有n个不同的特征值,则A是否可能对角化?一个特征值可能有多个线性无关的特征向量。*求相似对角阵的方法求方阵A的特征值;对每个特征值λi,计算A-λiE的秩,设其秩为n-ni,i=1,2,…s,则(A-λiE)X=0的基础解系有ni个解向量。即A的对应于λi的线性无关的向量有ni个

所以当n1+n2+…+ns=n时,则A可对角化.在可对角化的情形下,对每个λi,求

(A-λiE)X=0的基础解系.所有λi的基础解系构成矩阵P.*可对角化矩阵的判断A是否可对角化?是特征根.所以A不可对角化.A只有一个特征向量*可对角化矩阵的判断设A为上三角矩阵,其主对角线上元素都是a≠0,且主对角上元素之外至少有一个元素不是0,则A是否可对角化?A的全部特征值是2.A只有一个线性无关的特征向量!*可对角化矩阵的判断A是否可对角化?A的全部特征值是1和2A只有两个线性无关的特征向量,A不可对角化.*可对角化矩阵的判断A是否可对角化?A的全部特征值是-1和2基础解系为(1,0,1)T基础解系为(0,1,-1)T和(1,0,4)TA可对角化。*可对角化矩阵的判断*可对角化矩阵的判断当a为何值时,A可对角化。当a=2时,A可对角化!*求可逆矩阵P,使得:A的特征值?f(A)的特征值?f(A)的特征向量?*****复矩阵和复向量为复数,则称A为复矩阵。为向量,其元素为复数,则称它为复向量。的共轭复数。称为A的共轭矩阵。共轭矩阵的性质:*实对称矩阵的对角化定理:设A是n阶实对称矩阵,则A的特征值都是实数.对一个实对称矩阵A,是否可对角化?对一个实对称矩阵A,是否存在一个正交矩阵Q,使Q-1AQ为对角矩阵。*实对称矩阵必可对角化设A为n阶实对称矩阵,λ是A的特征方程的r重根,则从而对应特征值λ恰有r个线性无关的特征向量.设A为n阶实对称矩阵,则必存在相似变换矩阵P,使设A为n阶实对称矩阵,则必存在正交矩阵Q,使只须将P正交化即可。*特征向量的正交化是实对称矩阵A的两个特征值,是对应于的两个特征向量,若则正交.两边取转置所以即属于不同特征值的特征向量是正交的!*求正交矩阵Q,使Q-1AQ为对角阵求A的特征值:?1=2,?2=4基础解系为:基础解系为:*求正交矩阵Q,使Q-1AQ为对角阵易知:两两正交,将其单位化即可。*实对称矩阵对角化方法求实对称矩阵A的特征值对A的每个特征值求出对应的特征向量对求出的特征向量正交化(对应于不同特征值的特征向量必正交),然后进行单位化.*求正交矩阵Q,将A化成对角阵。所以,A的特征值是1和-3,其中,1是三重特征根。易得基础解系为:当?1=1时,代入特征方程(A-?1E)X=0,得:*当?2=-3时,代入特征方程(A-?2E)X=0,得:易得基础解系为:正交化。*