特征向量怎么求 线性代数特征向量怎么求?

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1 0 -1
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从定义出发,Ax=cx:A为矩阵,c为特征值,x为特征向量。 

矩阵A乘以x表示,对向量x进行一次转换(旋转或拉伸)(是一种线性转换),而该转换的效果为常数c乘以向量x(即只进行拉伸)。 

通常求特征值和特征向量即为求出该矩阵能使哪些向量(当然是特征向量)只发生拉伸,使其发生拉伸的程度如何(特征值大小)。

扩展资料:

数值计算的原则:

在实践中,大型矩阵的特征值无法通过特征多项式计算,计算该多项式本身相当费资源,而精确的“符号式”的根对于高次的多项式来说很难计算和表达:阿贝尔-鲁费尼定理显示高次(5次或更高)多项式的根无法用n次方根来简单表达。

对于估算多项式的根的有效算法是有的,但特征值的小误差可以导致特征向量的巨大误差。求特征多项式的零点,即特征值的一般算法,是迭代法。最简单的方法是幂法:取一个随机向量v,然后计算一系列单位向量。



这个题本身比较简单,但是为了说明一般过程,还是一步步按照正常流程来做。

先求特征值,再求基础解析,最后求特征向量:

以上,请采纳。



特征向量的求解步骤如下:1. 计算矩阵的特征值。设矩阵A的特征值为λ,解方程det(A-λI)=0,其中I是单位矩阵。2. 对于每个特征值λ,求出它所对应的特征向量。对于A的特征向量,有(A-λI)x=0。将(A-λI)变为行阶梯形式,然后通过高斯消元法求得解。注意:求出的特征向量可能不唯一,只需要保证它们与矩阵A的性质一致即可。有几个注意点:1. 特征向量可能是复数。如果您已经知道矩阵A仅由实数组成,那么得到的特征向量是复数时,需要提取实部和虚部。2. 特征向量可以进行线性变换。也就是对于特征向量x,它的任意倍数也是特征向量,即Ax = λx,对于任意实数k,有A(kx) = λ(kx)。3. 最后得到的特征向量是标准特征向量,需要对其进行单位化处理。单位化指除以向量大小,使得特征向量的大小为1。

矩阵的特征方程式是:

A * x = lamda * x

这个方程可以看出什么?矩阵实际可以看作一个变换,方程左边就是把向量x变到另一个位置而已;右边就是把向量x作了一个拉伸,拉伸量是lamda。那么它的意义就很明显了,表达了矩阵A的一个特性就是这个矩阵可以把向量x拉长(或缩短)lamda倍,仅此而已。

任意给定一个矩阵A,并不是对所有的x它都能拉长(缩短)。凡是能被A拉长(缩短)的向量称为A的特征向量(Eigenvector);拉长(缩短)量就为这个特征向量对应的特征值(Eigenvalue)。

值得注意的是,我们说的特征向量是一类向量,因为任意一个特征向量随便乘以一个标量结果肯定也满足以上方程,当然这两个向量都可以看成是同一个特征向量,而且它们也都对应同一个特征值。

如果特征值是负数,那说明了矩阵不但把向量拉长(缩短)了,而且让向量指向了相反的方向。



扩展资料

矩阵的意义上,先介绍几个抽象概念:

1、核:

所有经过变换矩阵后变成了零向量的向量组成的集合,通常用Ker(A)来表示。假如你是一个向量,有一个矩阵要来变换你,如果你不幸落在了这个矩阵的核里面,那么很遗憾转换后你就变成了虚无的零。

特别指出的是,核是“变换”(Transform)中的概念,矩阵变换中有一个相似的概念叫“零空间”。有的材料在谈到变换的时候使用T来表示,联系到矩阵时才用A,本文把矩阵直接看作“变换”。核所在的空间定义为V空间,也就是全部向量原来在的空间。

2、值域:

某个空间中所有向量经过变换矩阵后形成的向量的集合,通常用R(A)来表示。假设你是一个向量,有一个矩阵要来变换你,这个矩阵的值域表示了你将来可能的位置,你不可能跑到这些位置之外。值域的维度也叫做秩(Rank)。值域所在的空间定义为W空间。W空间中不属于值域的部分等会儿我们会谈到。

3、空间:

向量加上加、乘运算构成了空间。向量可以(也只能)在空间中变换。使用坐标系(基)在空间中描述向量。

不管是核还是值域,它们都是封闭的。意思是如果你和你的朋友困在核里面,你们不管是相加还是相乘都还会在核里面,跑不出去。这就构成了一个子空间。值域同理。



求特征向量:Ax=cx,矩阵的特征向量是矩阵理论上的重要概念之一,它有着广泛的应用。数学上,线性变换的特征向量是一个非简并的向量,其方向在该变换下不变。该向量在此变换下缩放的比例称为其特征值。

一个线性变换通常可以由其特征值和特征向量完全描述。特征空间是相同特征值的特征向量的集合。“特征”一词来自德语的eigen。1904年希尔伯特首先在这个意义下使用了这个词,更早亥尔姆霍尔兹也在相关意义下使用过该词。eigen一词可翻译为”自身的”、“特定于……的”、“有特征的”、或者“个体的”,这显示了特征值对于定义特定的线性变换的重要性。



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