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怎么用计算机进行矩阵对角化?

给定一个矩阵:A={{2, -1, 1}, {-2, 3, -1}, {2, 1, 3}}本文将用Mathematica找它的特征值和特征向量,并进行矩阵对角化操作。1怎么用计算机求矩阵的特征值?2怎么用计算机进行特征向量的计算?
工具/原料
1

电脑

2

Mathematica

方法/步骤
1

先求出矩阵A的特征值和特征向量:特征值——{4, 2 + Sqrt[2], 2 - Sqrt[2]}特征向量——{{-1, 2, 0}, {-1, 1 + Sqrt[2], 1}, {-1, 1 - Sqrt[2], 1}}

2

把三个特征向量,视为矩阵B的列向量:B = Transpose[b]设B的逆矩阵是B0。

3

对角化操作:c=(B0.A).B可以发现,c确实是一个对角矩阵。

应用
1

计算A的n次方:由于对角矩阵容易进行幂运算,所以,先把A对角化为c,再对c进行幂运算得到cn,然后反向操作cn,得到A的n次方。

2

实际上,Mathematica可以直接对矩阵A进行幂运算:MatrixPower[A, n]

3

可以验证,这两个结果是相等的。

整合

实际上,如果矩阵A可以对角化,那么:JordanDecomposition[A]就会给出两个矩阵B和c,其中B就是上面特征向量作为列向量构成的矩阵,而c就是A的对角化。END

注意事项

矩阵对角化,可以很大程度上简化运算的复杂度。

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