河海大學《幾何與代數(shù)》5-4實對稱矩陣的對角化ppt課件

1、定理定理1 1對稱矩陣的特征值為實數(shù)對稱矩陣的特征值為實數(shù). .闡明：本節(jié)所提到的對稱矩陣，除非特別說闡明：本節(jié)所提到的對稱矩陣，除非特別說明，均指實對稱矩陣明，均指實對稱矩陣定理定理1 1的意義的意義.,0,0)( , i以以取取實實向向量量從從而而對對應應的的特特征征向向量量可可系系知知必必有有實實的的基基礎礎解解由由是是實實系系數(shù)數(shù)方方程程組組線線性性方方程程組組所所以以齊齊次次為為實實數(shù)數(shù)的的特特征征值值由由于于對對稱稱矩矩陣陣 AExAEAii ., 221212121正正交交與與則則若若是是對對應應的的特特征征向向量量的的兩兩個個特特征征值值是是對對稱稱矩矩陣陣設設定定理理pppp

2、A 證明證明,21222111 AppApp,AAAT 對稱對稱 TTTAppp11111 ,11ApApTTT 于是于是 22121211ppAppppTTT ,212ppT . 0 2121 ppT ,21 .21正交正交與與即即pp. 021 ppT. , 31素素的的對對角角矩矩陣陣個個特特征征值值為為對對角角元元的的是是以以其其中中使使則則必必有有正正交交矩矩陣陣階階對對稱稱矩矩陣陣為為設設定定理理nAAPPPnA 根據(jù)上述結(jié)論，利用正交矩陣將對稱矩陣化根據(jù)上述結(jié)論，利用正交矩陣將對稱矩陣化為對角矩陣，其詳細步驟為：為對角矩陣，其詳細步驟為：將特征向量正交化將特征向量正交化;3.將特

3、征向量單位化將特征向量單位化.4.1.;的特征值的特征值求求A 的的特特征征向向量量求求出出由由AxAEi, 02 P,211121112 A例例 對以下實對稱矩陣，分別求出正交矩陣對以下實對稱矩陣，分別求出正交矩陣 ，使使 為對角陣為對角陣. .APP1 1 1求其特征值求其特征值211121112 AE 412 211121112 AE 412 從而得特征值從而得特征值. 41321 ， 得得基基礎礎解解系系時時，由由當當, 0441 xAE 2 2求特征向量求特征向量 得得基基礎礎解解系系時時，由由當當, 0121 xAE ,) 0 , 1 , 1(1 T .) 1 , 0 , 1(2

4、T 3 3將特征向量正交化將特征向量正交化,11 取取.) 1 , 1 , 1 (3T ,33 ,1112122 得正交向量組得正交向量組.) 1 , 1 , 1 (3T .,) 1 , 21, 21()0 , 1 , 1(21 TT ,3 , 2 , 1, iiii 令令得得,021212 ,3131311 .6261613 .31313162616102121 P所所以以4 4將正交向量組單位化，得正交矩陣將正交向量組單位化，得正交矩陣P1.對稱矩陣的性質(zhì)：對稱矩陣的性質(zhì)： (1) (1)特征值為實數(shù)；特征值為實數(shù)； (2) (2)屬于不同特征值的特征向量正交；屬于不同特征值的特征向量正交； (3) (3)必存在正交矩陣，將其化為對角矩陣，必存在正交矩陣，將其化為對角矩陣，且對角矩陣對角元素即為特征值且對角矩陣對角元素即為特征值2.利用正交矩陣將對稱陣化為對角陣的步驟：利用正交矩陣將對稱陣化為對角