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  • 1 # 思考思考的動物

    根據特徵值(特徵向量)的定義:

    設 V 是數域K上線性空間,A 是 V 上線性變換,對於 K 中的元素 λ,如果存在 V 中的 一個非零向量 x,使得 Ax = λx,則稱 λ 是 A 的一個特徵值,x 是 屬於 λ 的一個特徵向量。

    一般是先有特徵值 λ,才有對應於 λ 有特徵向量 x。一個特徵值 λ 對應多個特徵向量,這些特徵向量組成的一個線性空間 V_λ 是 V 的子空間。求線性變換 A 的特徵值和特徵向量空間的步驟如下:

    在 V 中確定一組基,在該基下 線性變換 A 對應 方陣 A,V 中的向量 x 對於座標向量 X;

    求方陣 A 的特徵多項式 f(λ) = |A - λE| 的所有過零點(即,f(λ) = 0 的解):λ₀, λ₁, ... λᵣ,這就是 A 的所有特徵值;

    對於每個特徵值 λᵢ,求齊次方程組 (A - λᵢE)X = 0 的一個基礎解系。以基礎解係為座標的 V 中的向量,這就是 λᵢ 對應的特徵向量空間 V_λᵢ 的一組基。

    我不明白是如何先得到特徵向量,然後,放過來構造特徵值?但是,相似的方陣一定具有相同的特徵多項式,證明如下:

    若,方陣 A 和 B 相似,則,存在可逆方陣 P 使得 A = P⁻¹BP,於是有:|A - λE| = |P⁻¹BP - λE| = |P⁻¹BP - λP⁻¹EP| = |P⁻¹BP - P⁻¹λEP| = |P⁻¹(B - λE)P| = |P⁻¹| |B - λE| |P| = |B - λE| |P⁻¹| |P| = |B - λE| |P⁻¹P| = |B - λE| |E| = |B - λE|

    因為相似方陣的特徵多項式相同,所以所有相似方陣一定具有相同的特徵值。

    也就是說,不管題主如何求得的特徵值,對於所有相似方陣來說,一定是唯一的。

    注:以上結論有一個前提:數域 K 必須相同。因為不同數域下 f(λ) = 0 的解不同。

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