為什麼實對稱矩陣一定可以對角化

時間 2021-08-11 18:12:34

1樓:匿名使用者

實對稱矩陣一定可以對角化,因為相似對角化的充要條件是n階方陣a有n個線性無關的特徵向量,充分條件是a有n個不同的特徵值,而n個不同的特徵值一定對應n個線性無關的特徵向量,實對稱矩陣n重特徵值對應n個線性無關的特徵向量,所以實對稱矩陣一定可以對角化。

2樓:遲暢鐸之桃

1.因為特徵向量經過施密特正交化之後不一定是原來矩陣(線性變換)的特徵向量,也即在經過正交化的基表示下不一定是對角的.在酉空間中,矩陣可以正交對角化的充要條件是矩陣滿足aa*=a*a (a*是a的共軛轉置)

2.這要從變換的角度來理解.左乘初等矩陣,是對行作初等變換,再右乘這個初等矩陣的轉置,是對列作「對稱」的初等變換,因為矩陣是對稱的,所以這樣做一定最後可以把它對角化.

比如假設對稱矩陣(1,1)位置的元素不為0,先用行初等變換通過第一行把第三行的第一個元素消為0,那麼再右乘這個變換對應矩陣的轉置後,則一定會把第三列的第一個元素消為0.

3這個是基本的證明,你可以參考吳泉水復旦大學《高等代數》

3樓:匿名使用者

不用厄米特矩陣。若能證明下列命題,你的問題便也立即得到解決了。

設a是一個n階實對稱矩陣,那麼可以找到n階正交矩陣t,使得(t的逆陣)at為對角矩陣。

證明:當n=1時結論顯然成立。現在證明若對n-1階實對稱矩陣成立,則 對n階實對稱矩陣也成立。

設シ是a的一個特徵值(n階矩陣一定有n個特徵值(計數重複的)),設α是a 的一個特徵向量(α是列向量)。((α的轉置)*a)的轉置=aα=シα。因為特徵向量的非零倍數仍然是特徵向量,所以只要把α的每一個元都除以イ,其中イ的平方=(α的轉置)*α,就使得α為單位向量(所謂單位向量就是(α的轉置)*α=1)。

顯然所有的單位向量有無數個,且顯然可以找到足夠多的列單位向量,使得他們與α的內積為0且他們兩兩內積等於0,因為正交矩陣的充要條件是列(行)向量兩兩正交且都是單位向量,又因為對方陣而言若ab=e則ba=e,故可以 以α為第一列人工寫出一個正交矩陣q,(所謂正交矩陣就是(q的轉置)*q=q*(q的轉置)=e)。由((α的轉置)*a)的轉置=aα=シα 得(q的轉置)a的第一行是(シα)的轉置,於是 (q的轉置)aq的第1行第1列處是シ(α的轉置)α= シ,還可以推出(q的轉置)aq的第一列除了第一行以外都是0(至於這是為啥實在不方便打字,讀者可以自己算一下,提示一下 設t是q的元,tij*t+t..*t..

+t..*t..+t..

*t..時若每一項的角標都不完全一樣,那麼這些加起來就是0)。因為q是正交矩陣,((q的逆陣)aq)的轉置=(q的轉置)(a的轉置)(q的逆陣的轉置)=(q的逆陣)aq,所以(q的逆陣)aq也是對稱矩陣,所以它第一行除了第一列以外也都是0,而除了第一行第一列剩下的一大塊矩陣還是一個對稱矩陣,所以最後可以反覆進行這個過程整成對角矩陣。

證畢然而正交矩陣一定是可逆矩陣,對方陣而言可逆等價於滿秩,乘以一個方陣滿秩方陣以後秩不變,這就證明了你的實對稱矩陣一定可以相似對角化

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