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          雖然一開始學習特徵值是從Av=xv下手,找到這樣子的非零v向量所對應的x就是特徵值,可是事實上真正在計算特徵值時卻是使用det(A-xI)=0的特性推導出x,然而別忘了有關行列式值為零的一些特性,在心算特徵值時要回歸本初,以下讓我們回顧一下行列式值的概念!

 

除了真正去推導行列式值(利用降階)之外,我們說一個方陣其行列式值為零時,就是其rank未達到full rank的情況,那如何確定是否滿秩呢?主要觀察其方陣的列向量(行向量)之間是否線性獨立,簡單來說,看看是否能觀察出方陣內任意兩列(行)的向量是有係數倍上的關係(也就是某一列是另一列的幾倍),只要出現這樣子線性相依的情形,我們就確定此方陣本身不可逆,也就是其行列式值為零,那其實也就是det(A-0I)=0(特徵值必有零!)

 

如果要求特徵值是2x2的方陣,事實上可以直接利用兩個性質,第一是所有特徵值(含重根)的乘積就是本身方陣的行列式值,第二是所有特徵值(含重根)的合為方陣的trace(主對角線元素的和),直接解方程式求出特徵值即可。

 

如果要求特徵值是3x3甚至4x4的方陣,就需要猜解了,我們實際以一個矩陣來說明如下:

          [5-6-6]

試求A=[-1 4 2] 之特徵值。

   [3-6-4]

 

        首先我們可以先稍微檢查一下這個矩陣是否具有零這個特徵值,不過在這個例子似乎是沒有的,所以我們要想辦法"平移"主對角線以湊出線性相依的向量,我們可以觀察到在一列二行與三列二行的元素皆為負六,如果可以平移主對角線的元素讓第一列與第三列的一致,那就可以至少先找出一個特徵值!所以發現det(A-2I)=0,因此其必有二這個特徵值,再者先別急著再平移特徵值,觀察一下A-2I這個矩陣,注意其rank(A-2I)只有一(經過基本列運算有兩列被消去),所以利用維度定理我們可以知道dim(ker(A-2I))=2,也就是幾何重數為二,那代數重數也就至少為二,意即特徵值二至少有兩個,最後再搭配trace為特徵值的和就可知特徵值分別為221

 

        事實上,我們在心算特徵值主要的概念就是使向量之間彼此線性相依,利用主對角線平移的技巧來看出特徵值。

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