6.2方阵的特征值和特征向量 ■6.2.1特征值和特征向量的定义和计算 定义63设A=(4是阶方阵,若存在数和n 维非零列向量x,使得 Ax=nX (6-1) 成立,则称数为方阵A的特征值,称非零向 量X为方阵A对应于特征值λ的特征向量。将 (6-1)式变形为 (aI-A)x=0(或(A-AD)x=0)(62)
6.2 方阵的特征值和特征向量 6.2.1 特征值和特征向量的定义和计算 定义6.3 设 是 阶方阵，若存在数 和 维非零列向量 ，使得 （6-1） 成立，则称数 为方阵A的特征值，称非零向 量 为方阵A对应于特征值 的特征向量。将 （6-1）式变形为 (或 ) （6-2） ( )ij A = a n n x Ax = x x ( I - A)x 0 = (A − I)x = 0
满足这个方程的和x就是我们要求的特征 值和特征向量。 (6-2)式是含个n方程的元齐次线性方程 组,它有非零解的充要条件是 RI-A=0 (6-3) 记作()-44 0 (6-4) 称a)为方阵A的特征多项式,方程/=称 为方阵A的特征方程,特征值即为特征方程 的根。由于/是的n次多项式,所以方 程/(λ)=0在复数域内有η个根(重根按重数 计算)
满足这个方程的 和 就是我们要求的特征 值和特征向量。 （6-2）式是含个 方程的 元齐次线性方程 组，它有非零解的充要条件是 （6-3) 记作 （6-4） 称 为方阵A的特征多项式，方程 称 为方阵A的特征方程，特征值即为特征方程 的根。由于 是 的 次多项式，所以方 程 在复数域内有 个根（重根按重数 计算）。 x n n I - A 0 = 11 12 1 21 22 2 1 2 ( ) 0 n n n n nn a a a a a a f a a a − − − − − − = = − − − f ( ) f ( ) 0 = f ( ) n f ( ) 0 = n
矩阵A的特征值和特征向量的计算步骤: 第一步:求特征值。先通过行列式(64) 的计算,写出其特征多项式,这一步的 难度是计算一个高阶的矩阵的行列式,需 要很大的计算工作量; 第二步:并进行因式分解/)=(4-42-4)-(2-4 然后求出特征方程(=的全部根442…4 这就是A的所有特征值; 第三步:把每个特征值λ分别代入方程,求 齐次线性方程组λAx=0的非零解,它就 是A对应于特征值λ的一个特征向量(不是 惟一的)
矩阵A的特征值和特征向量的计算步骤： 第一步：求特征值。先通过行列式（6-4） 的计算，写出其特征多项式 ，这一步的 难度是计算一个高阶的矩阵的行列式，需 要很大的计算工作量； 第二步：并进行因式分解 然后求出特征方程 的全部根 这就是A的所有特征值； 第三步：把每个特征值 分别代入方程，求 齐次线性方程组 的非零解 ，它就 是A对应于特征值 的一个特征向量（不是 惟一的）。 f () ( ) ( )( ) ( ) 1 2 n f = − − − f () = 0 n , , , 1 2 i ( ) i I - A x 0 = pi i
324 例64求矩阵A=202的特征值和特征向 4 解:A的特征多项式 λ-3-2-4 nI-Al (+1)2(2-8) 所以A的全部特征值为4==-14=8 对于特征值λ=4--1解齐次线性方程组 -A)x=0,即 424 0 2-4‖x30 可得它的一个基础解系
例6.4 求矩阵 的特征值和特征向 量。 解： A的特征多项式 所以A的全部特征值为 对于特征值 解齐次线性方程组 ，即 可得它的一个基础解系 324 2 0 2 423 = A 2 3 2 4 2 2 ( 1) ( 8) 4 2 3 − − − − = − − = + − − − − I A 1 2 3 = = − = 1, 8 1 2 = = −1, (-I - A)x = 0 1 2 3 4 2 4 0 2 1 1 0 4 2 4 0 x x x −−− − − − = −−−
22-0所以k+k2(k都不为 零)是A对应于特征值4--的全部特征向量。 对于特征值,解齐次线性方程组 得它的个基础解系 (8I-A)x=0 2,所以 是A对应于特征 k2532(k3≠0) 值8的全鄱特征向量
所以 都不为 零）是A对应于特征值 的全部特征向量。 对于特征值 ，解齐次线性方程组 ，得它的一个基础解系 ，所以 是A对应于特征 值8的全部特征向量。 1 1 2 , 0 , 0 1 − − = = 1 2 ξ ξ 1 2 1 2 k k k k + ( , 1 2 ξ ξ 1 = −1 3 = 8 ( I - A)x 0 8 = 2 1 2 = 3 ξ 3 3 k k ξ3 ,( 0)