求矩阵的特征值通常遵循以下步骤:
构造特征方程
对于n阶矩阵A,其特征方程是行列式`det(A - λI) = 0`,其中`I`是单位矩阵,`λ`是特征值。
求解特征方程
求解上述方程,得到的解即为矩阵A的特征值。如果特征方程是一个n次多项式,则矩阵A最多有n个特征值。
计算特征向量
将每个特征值`λi`代入方程`(A - λiE)x = 0`,求解对应的齐次线性方程组,得到对应的特征向量。
对于2阶矩阵,特征值可以通过公式`λ1,2 = (a+d±√(a^2-4bc))/2`求得,其中a、b、c、d是矩阵A的元素。
对于大型矩阵或特征多项式难以解析求解的情况,通常采用数值方法,如幂法、QR算法等。
特征值具有以下性质:
矩阵的行列式等于其特征值的乘积:`|A| = λ1 * λ2 * ... * λn`。
矩阵的迹(主对角线上元素之和)等于其特征值之和:`tr(A) = λ1 + λ2 + ... + λn`。
如果矩阵A满足多项式方程`g(A) = 0`,则矩阵A的特征值一定满足`g(λ) = 0`。