求矩阵的特征向量通常遵循以下步骤:
计算特征多项式
写出矩阵的特征方程 \( |A - \lambda E| = 0 \),其中 \( A \) 是给定的矩阵,\( \lambda \) 是特征值,\( E \) 是单位矩阵。
计算特征多项式 \( f(\lambda) = \det(A - \lambda E) \)。
解特征方程
求解特征多项式 \( f(\lambda) = 0 \) 得到特征值 \( \lambda \)。
求特征向量
对于每个特征值 \( \lambda_i \),解齐次线性方程组 \( (A - \lambda_i E)x = 0 \)。
方程组的非零解即为对应于特征值 \( \lambda_i \) 的特征向量 \( x \)。
特征向量 \( x \) 是非零向量,满足 \( Ax = \lambda_i x \)。
需要注意的是,特征向量可能不是唯一的,它们可以相互线性组合,得到的结果仍然是特征向量。如果矩阵有重特征值,对应的特征向量可能不唯一,此时可能需要采用其他方法(如施密特正交化过程)来求解。
特征值和特征向量在矩阵分析、物理、工程和计算机科学等领域有广泛的应用。