Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Собственные векторы и собственные значения






     

    Если существует ненулевой вектор с линейного пространства V/K, для которого , , то называется собственным значением линейного оператора , а вектор с называется собственным вектором для собственного значения .

     

    Теорема. Собственные векторы, принадлежащие различным собственным значениям линейного оператора , линейно независимы.

    Доказательство проведем методом полной математической индукции по числу собственных значений. Пусть , с . Один ненулевой вектор образует линейно независимую систему. Предположим, что утверждение верно для любого количества собственных значений < n и пусть , , , …, , при i j, . Подействовав на обе части равенства линейным оператором , получим

    ,

    а умножив на обе части того же равенства

    .

    После вычитания второго из полученных равенств из первого, получим

    .

    По гипотезе индукции векторы x 2, ..., xn линейно независимы, поэтому ,..., векторы x 1, ..., xn линейно независимы. ■

     

    Если А – квадратная матрица порядка n, Е – единичная матрица того же порядка, то – характеристический многочлен матрицы А. Легко проверить, что характеристические многочлены подобных матриц равны. Поэтому характеристический многочлен матрицы линейного оператора не зависит от выбора базиса и он называется характеристическим многочленом линейного оператора

     

    Теорема. Собственными значениями линейного оператора являются корни его характеристического многочлена, лежащие в поле K, и только они.

    Доказательство. Пусть – собственное значение линейного оператора . Тогда существует ненулевой вектор с, для которого . Пусть А – матрица линейного оператора в некотором базисе e 1, …, en, c =

    Тогда

    Однородная система n линейных уравнений с n неизвестными x 1, ..., xn имеет ненулевое решение. Поэтому ее определитель равен нулю

    Нетрудно провести все рассуждения в обратном направлении: если – корень характеристического многочлена, то найдется ненулевой вектор с, для которого . ■

     

    Набор корней характеристического многочлена матрицы линейного оператора называется спектром линейного оператора, причем каждый корень берется с той кратностью, какую он имеет в характеристическом многочлене. Линейный оператор имеет простой спектр, если все его характеристические корни принадлежат основному полю и различны. Для линейного оператора с простым спектром существует базис, в котором матрица линейного оператора диагональная. Подпространство L линейного пространства V/ K называется инвариантным относительно линейного оператора , если Линейный оператор , рассматриваемый только для векторов инвариантного подпространства L, называется индуцированным на L линейным оператором и обозначается – ограничение на подпространство L.

    Пример. Найдите собственные векторы линейного оператора, заданного матрицей

    А = .

    Составим характеристическую матрицу

    А - Е = .

    Так как ее определитель равен , то корни характеристического уравнения = = 3, = 6. Для нахождения собственных векторов, принадлежащих собственному значению 3 рассмотрим матричное уравнение (А – 3Е) Х = или в координатной форме однородную систему линейных уравнений

    Ранг матрицы системы равен 1, поэтому система равносильна системе из одного уравнения . Фундаментальная система состоит из двух решений (-5, 1, 0) и (-3, 0, 1). Все собственные векторы, принадлежащие собственному значению = = 3 записываются в виде

    (-5, 1, 0) + (-3, 0, 1).

    Для нахождения собственных векторов, принадлежащих собственному значению 6 рассмотрим матричное уравнение (А – 6Е) Х = или в координатной форме однородную систему линейных уравнений

    Ранг матрицы системы равен 2, поэтому система равносильна системе из двух уравнений

    Фундаментальная система состоит из одного решения (- ). Все собственные векторы, принадлежащие собственному значению = 6 записываются в виде

    (- ).

    Пример. Найдите собственные векторы линейного оператора, заданного матрицей

    А =

    а) над полем вещественных чисел;

    б) над полем комплексных чисел.

    а) Определитель матрицы (А - Е) равен - . Характеристическое уравнение над полем вещественных чисел имеет один корень 2. Координаты собственных векторов найдем из системы

    Фундаментальная система решений системы (1, 1, 1). Все собственные векторы, принадлежащие собственному значению = 2 записываются в виде (1, 1, 1).

    б) Характеристическое уравнение над комплексных чисел имеет три корня = 2, , . Все собственные векторы, принадлежащие собственному значению = 2 записываются в виде (1, 1, 1).

    Для координаты собственных векторов найдем из системы:

    С помощью элементарных преобразований получим эквивалентную систему:

    Фундаментальная система решений состоит из одного решения:

    , 1).

    Таким образом, все собственные векторы, принадлежащие собственному значению записываются в виде

    , 1).

    Аналогично получим, что все собственные векторы, принадлежащие собственному значению записываются в виде

    , 1).

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.