求矩阵的特征值与特征向量通常遵循以下步骤:
计算特征多项式
特征多项式是通过计算行列式 ( |A - lambda E| ) 得到的,其中 ( A ) 是给定的矩阵,( lambda ) 是特征值,( E ) 是单位矩阵。
解特征方程
将特征多项式设为0,即 ( |A - lambda E| = 0 ),求解这个方程得到特征值 ( lambda )。
求特征向量
对于每一个特征值 ( lambda ),解齐次线性方程组 ( (A - lambda E)x = 0 ),其中 ( x ) 是特征向量。
方程组 ( (A - lambda E)x = 0 ) 的非零解集构成了对应于特征值 ( lambda ) 的特征向量空间。
特征值和特征向量在物理学、化学、工程学等领域有广泛的应用,例如在力学中,惯量的特征向量定义了刚体的主轴。
需要注意的是,特征向量不是由特征值唯一确定的,因为不同特征值可能对应相同的特征向量。此外,当矩阵有重根时,对应于重根的特征向量空间的维数等于该根的重数。