为什么对角矩阵的特征值是其对角线上的各个元素?
A-λE|=0,λ特征值,是主对角线元素相减,而对角矩阵,特征值和对角线元素相等,正好满足|A-λE|=0
对角矩阵(diagonal matrix)是一个主对角线之外的元素皆为0的矩阵,常写为diag(a1,a2,...,an) 。对角矩阵可以认为是矩阵中最简单的一种,值得一提的是: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。
对角矩阵的运算包括和、差运算、数乘运算、同阶对角阵的乘积运算,且结果仍为对角阵。
扩展资料:
特征值的基本应用
求特征向量
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。
判断相似矩阵的必要条件
设有n阶矩阵A和B,若A和B相似(A∽B),则有:
1、A的特征值与B的特征值相同——λ(A)=λ(B),特别地,λ(A)=λ(Λ),Λ为A的对角矩阵;
2、A的特征多项式与B的特征多项式相同——|λE-A|=|λE-B|;
3、A的迹等于B的迹——trA=trB/
,其中i=1,2,…n(即主对角线上元素的和);
4、A的行列式值等于B的行列式值——|A|=|B|;
5、A的秩等于B的秩——r(A)=r(B)。
因而A与B的特征值是否相同是判断A与B是否相似的根本依据。
判断矩阵可对角化的充要条件
矩阵可对角化有两个充要条件:
1、矩阵有n个不同的特征向量;
2、特征向量重根的重数等于基础解系的个数。对于第二个充要条件,则需要出现二重以上的重特征值可验证(一重相当于没有重根)。
若矩阵A可对角化,则其对角矩阵Λ的主对角线元素全部为A的特征值,其余元素全部为0。(一个矩阵的对角阵不唯一,其特征值可以换序,但都存在由对应特征向量顺序组成的可逆矩阵P使 =Λ)
参考资料:百度百科-特征值
|A-λE|=0,λ特征值,是主对角线元素相减,
而对角矩阵,特征值和对角线元素相等,正好满足|A-λE|=0
对角矩阵(diagonal matrix)是一个主对角线之外的元素皆为0的矩阵,常写为diag(a1,a2,...,an) 。对角矩阵可以认为是矩阵中最简单的一种,值得一提的是: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。对角矩阵的运算包括和、差运算、数乘运算、同阶对角阵的乘积运算,且结果仍为对角阵。
这是一个结论性的说法。
要严谨的证明这个结论可以利用对角矩阵能相似对角化成λE的矩阵
因为ixe-ai=(x-1)(x-2)(x-3).
令ixe-ai=0,
解得所有特征值是1,2,3
。
第一个例子也同理。
所以对角矩阵的特征值就是主对角线上的各个元素。
简单一点,|A-λE|=0,λ特征值,是主对角线元素相减,
而对角矩阵,特征值和对角线元素相等,正好满足|A-λE|=0