Question

如何证明对合矩阵和幂等矩阵是可相似对角化的？

Answer 1

证明对合矩阵和幂等矩阵是可相似对角化的：n级矩阵A可对角化＜=＞A的属于不同特征值的特征子空间维数之和为n。

先求特征值，如果没有相重的特征值，一定可对角化；如果有相重的特征值λk，其重数为k，那么你通过解方程（λkE-A）X=0得到的基础解系中的解向量若也为k个，则A可对角化，若小于k，则A不可对角化。

定义

对角矩阵(diagonal matrix)是一个主对角线之外的元素皆为0的矩阵。对角线上的元素可以为0或其他值。对角线上元素相等的对角矩阵称为数量矩阵；对角线上元素全为1的对角矩阵称为单位矩阵。

若n阶矩阵A有n个不同的特征值，则A必能相似于对角矩阵。说明：当A的特征方程有重根时，就不一定有n个线性无关的特征向量，从而未必能对角化。