文档详情

矩阵论之矩阵论2..doc

发布:2017-01-11约4.54千字共13页下载文档
文本预览下载声明
2. Jordan 标准形介绍 定理 2.3 线性变换有对角矩阵表示的充分必要条件是有个线性无关的特征向量。 定理 2.4 线性变换有对角矩阵表示的充分必要条件是: 推论:若线性变换有个互异的特征值,则必有 推论:上线性变换有对角矩阵表示的充分必要条件是可分解成的一维不变子空间的直和。 2.2 Jordan矩阵介绍 Jordan 矩阵 定义 2.3 形如 (2.3) 的阶方阵称为一个阶Jordan块。由若干个Jordan块构成的准对角矩阵。 称为Jordan矩阵。 定理 2.5 在复数域上,每个阶方阵都相似于一个Jordan矩阵,即存在可逆矩阵使得 其中 为阶Jordan块,是阶Jordan矩阵,。若不计较Jordan块的排列次序,则每个方阵的Jordan标准形是惟一的。 Jordan标准形的求法 讨论Jordan标准形的求法,涉及到如下形式的多项式矩阵或矩阵 (1.35) 的理论,其中为数域上的纯量的多项式。如果是数域上的阶矩阵,则的特征矩阵 (1.36) 就是一个特殊的多项式矩阵。 多项式矩阵的标准形,是指使用矩阵的初等变换将化为如下形式的多项式矩阵 其中,且是首1多项式(前面的几个可能是1)。 例 1.25 试用初等变换化多项式矩阵 为标准形。 解:计算过程如下: 最后所得矩阵是的标准形,此时,。可以证明,一个多项式的标准形(1.37)的对角线上的非零元素不随矩阵的初等变换而改变。因此,通常称为的不变因子或不变因式。 如果以表示的一切阶子式的最大(高)公因子,则的不变因子可由下面的公式 (1.2.38) 来计算。式(1.2.38)表明,的标准形(1.2.37)被惟一决定。 把的每个次数大于零的不变因子分解为不可约因子的乘积,这样的不可约因式(连同它们的幂指数)称为的一个初等因子,初等因子的全体称为的初等因子组。 确定的初等因子组的一个简便方法是:用初等变换将化为对角矩阵,若记对角线上的非零多项式为 那么诸次数大于零的的全体不可约因式,就是的初等因子组。 注意,初等因子组是随系数域不同而不同的。因为有些不变因子在有理数域上可能不可约,但在实数域或复数域上却是可约的。 在复数域上,求阶矩阵的Jordan标准形的步骤如下: 第一步:求特征矩阵的的初等因子组,设为 其中可能有相同的,指数也可能有相同的,且 第二步:写出每个初等因子对应的Jordan块 第三步:写出以这些Jordan块构成的Jordan标准形 例 1.26 求矩阵 的Jordan标准形。 解 求的初等因子组,由于 因此,所求的初等因子组为 于是有 例 求矩阵 的Jordan标准形 解 为了求出的特征矩阵的初等因子组,先用式(1.2.38)求 的不变因子。显然有 而且 因为整除每个3阶子式,且有 所以 从而 于是得到的不变因子为 即只有一个初等因子 故 定理 1.30 每个阶复矩阵都有一个Jordan标准形相似,这个Jordan标准形除去其中Jordan块的排列次序外,是被惟一确定的。 下面用例子说明怎样求所需要的非奇异矩阵的方法: 设,其中 (2.5) 即, 从而有 (2.6) 为表述简单,不妨取为代表来分析。设 其中为阶Jordan块, 由此可知
显示全部
相似文档