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数学实验:矩阵特征值与特征向量

时间:2023-11-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于n阶方阵A,如果存在数λ和非零向量ξ,使得等式Aξ=λξ成立,满足等式的数λ称为A的特征值,而向量ξ称为A的特征向量.实际上,方程Aξ=λξ和(A-λE)ξ=0是两个等价方程.要使方程(A-λE)ξ=0有非零解ξ,必须使其系数行列式为0,即.可以证明,行列式是一个关于λ的n阶多项式,因而方程是一个n次方程,有n个根(含重根),就是矩阵A的n个特征值,每一个特征值对应无穷多个特征向量.矩阵的特征

数学实验:矩阵特征值与特征向量

对于n阶方阵A,如果存在数λ和非零向量ξ,使得等式Aξ=λξ成立,满足等式的数λ称为A的特征值,而向量ξ称为A的特征向量.实际上,方程Aξ=λξ和(A-λE)ξ=0是两个等价方程.要使方程(A-λE)ξ=0有非零解ξ,必须使其系数行列式为0,即.

可以证明,行列式是一个关于λ的n阶多项式,因而方程是一个n次方程,有n个根(含重根),就是矩阵A的n个特征值,每一个特征值对应无穷多个特征向量.矩阵的特征值问题有确定解,但特征向量问题没有确定解.

特征值和特征向量在科学研究和工程计算中都有非常广泛的应用.在MATLAB中,计算矩阵A的特征值和特征向量的函数是eig(A),常用的调用格式有3种.

①E=eig(A):求矩阵A的全部特征值,构成向量E.

②[V,D]=eig(A):求矩阵A的全部特征值,构成对角阵D,并求A的特征向量,构成列向量V.(www.xing528.com)

③[V,D]=eig(A,nobalance):与第二种格式类似,但第二种格式中先对A做相似变换后求矩阵A的特征值和特征向量,而此格式直接求矩阵A的特征值和特征向量.

一个矩阵的特征向量有无穷多个,eig函数只找出其中的n个,A的其他特征向量均可由这n个特征向量的线性组合表示.例如:

求得的3个特征值是0、1.697 2和5.302 8,各特征值对应的特征向量为V的各列构成的向量.

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