解一:
特征多项式f(t)=|tE-A|=0
此即得关于t的一元三次方程
求解三个t值即是可能有重根
或用-f(t)=|A-tE|=0 也是一样的
解二:
|A+tE|=0
解此关于t的一元三次方程
求解三个t值可能有重根
再取相反数即是所求
这样在计算是方便一点点
解三参考:
以下tr表示矩阵的迹(即主对角线元素之和); A表示伴随阵; det表示行例式的值
特征多项式f(t)=|tE-A| 习惯上一般用λ为了打字方便有时我用t
如果A是1阶矩阵, 易见特征值就是A本身
如果A是2阶矩阵, 特征多项式可以写为λλ-tr(A)λ+det(A)
如果A是3阶矩阵, 特征多项式可以写为λλλ-tr(A)λλ+tr(A)λ-det(A)
其中tr(A)=各阶主子行列式之和
如果A是4阶矩阵, 特征多项式可以写为λλλλ-tr(A)λλλ+cλλ-tr(A)λ+det(A), 其中c = ((tr(A))^2-tr(AA))/2
于是
A=
2 -1 2
5 -3 3
-1 0 -2
故
A=ttt-(2-3-2)tt+(6+-2+-1)t-(26-52+-13)=ttt+3tt+3t+1
很显然A=(t+1)^3,有三重根-1
即矩阵有三重特征值 -1
用解三来做,举个例子,上面的题目未加详算,请谅解。
-A=
-2 1 -2
-5 3 -3
1 0 2
|tE-A|
=
det
t-2 1 -2
-5 t+3 -3
1 0 t+2
=
(t-2)(t+3)(t+2)
-(-5)(t+2)
+ 1(1(-3)-(-2)(t+3))
=ttt+3tt+3t+1
=(t+1)^3
故原矩阵A 有一个三重特征值 t=-1
求n阶矩阵A的特征值的一般步骤为
(1)写出方程丨λI-A丨=0,其中I为与A同阶的单位阵,λ为代求特征值
(2)将n阶行列式变形化简,得到关于λ的n次方程
(3)解此n次方程,即可求得A的特征值
只有方阵可以求特征值,特征值可能有重根。
举例,求已知A矩阵的特征值
则A矩阵的特征值为1,-1和2
若特征值a的重数是k,则 n-r(A) <= k。
设A为n阶矩阵,根据关系式Ax=λx,可写出(λE-A)x=0,继而写出特征多项式|λE-A|=0,可求出矩阵A有n个特征值(包括重特征值)。将求出的特征值λi代入原特征多项式,求解方程(λiE-A)x=0,所求解向量x就是对应的特征值λi的特征向量。
注意事项:
广义特征值:如果将特征值推广到复数领域,则广义特征值的形式为:Aν=λBν
其中A和B是矩阵。通过求解方程(A-λB)ν=0得到广义特征值λ,行列式(A-λB)=0(其中行列式为行列式)形成矩阵集合,如A-λB。特征值中的复数名词叫做“铅笔”。
如果B是可逆的,那么原始的关系可以写成一个标准特征值问题。当B是一个不可逆矩阵(不能进行逆变换)时,广义特征值问题应按其原始形式求解。
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