科 目:數學
知識點:特徵值、特徵向量的求法與證明
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1. 元素已知的矩陣特徵值的求法
例【1037】求矩陣
解:(1)為求
(2) 求特徵值對應的特徵向量當 時,對應的齊次線性方程組 , 即
所以
所以 秩 其基礎解系只含一個線性無關的解向量, 方程組(1)的同解方程組為 , 取 為獨 立變量, 為自由變量, 且取 , 代入上式得 , 故其基礎解係為 , 或將 化成含最高階單位矩陣的矩陣, 得到
因取高階單位矩陣在第 1,3 列, 故其基礎解係為 , 所以屬函 的 的全部特徵向量 為 ( 為任意常數).
當 時, 解方程 , 求其基礎解系. 由
及基礎解系的簡便求法即得其基礎解係為 , 則屬於 的 的全部特徵向量為 為任意常數 .
當 時,解方程組 , 求其基礎解系.由
及基礎解系的簡便求法即得基礎解係為 . 故屬於 的 的全部特徵向量為 為任意常數)
2. 抽象矩陣的特徵值
例【1043】設 是 階矩陣 的特徵值, 證明 也是 階矩陣 的特徵值
證: 利用特徵值的定義證明.設 為矩陣 的任一非零特徵值, 是對應於它的特徵向量, 即
為在式(1)左邊出現矩陣 , 用 左乘式(1)兩邊, 得到
如能證 , 則由上式即得 為 的特徵值事實上, 如 , 則由式(1)得到 , 而 , 故 . 這與 為特徵向量相矛盾, 故