对称矩阵性质
2017-09-24 本文已影响175人
阿发贝塔伽马
说明 如无特别说明都是实对称矩阵
定理 对称矩阵的特征值为实数
证明 设复数
为对称矩阵A的特征值,复向量x为对应的特征向量,即

因为x不同于0,所以

定理的意义 由于对称矩阵A的特征值
为实数,所以齐次线性方程组

是实系数方程组,由

知必有实的基础解析,从而对应的特征向量可以取实向量。
定理 设
是对称矩阵A的两个特征值,

是对应的特征向量,若

则

正交 证明

定理 设A为n阶对称矩阵,
是A的特征多项式的r重根,则
的秩

从而对应的特征值

定理 设A为n阶对称矩阵,则必有正交矩阵p,使
其中

是以A的n个特征值为对角元素的对角矩阵。
证明 设A的互不相等的特征值为
它们的重数依次为

根据之前定理,对应特征值

恰有

个线性无关的实特征向量,把它们正交化并单位化,即得


知,这样的特征向量共可得n个。
对应于不同特征值的特征向量正交,故这n个单位特征向量两两正交。以它们为列向量构成正交矩阵P,则

根据上述结论,利用正交矩阵将对称矩阵化为对角矩阵,其具体步骤为:
1、求A的特征值

求出A的特征向量
3、将特征向量正交化
4、将特征向量单位化