亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        相似初等變換及其應(yīng)用

        2010-11-27 02:32:22侯紫燕原新鳳
        關(guān)鍵詞:教材方法

        侯紫燕,原新鳳

        (1.河南工程學(xué)院 數(shù)理科學(xué)系,河南 鄭州 451191; 2.河南財(cái)經(jīng)學(xué)院 成功學(xué)院,河南 鞏義 451200)

        相似是矩陣之間的一種基本關(guān)系,在一般的線性代數(shù)和高等代數(shù)教材中都可見到它的定義:設(shè)A、B為數(shù)域F上兩個(gè)n階方陣,如果存在F上的n階可逆矩陣P,使B=P-1AP,則稱B是A的相似矩陣,或稱矩陣A與B相似.運(yùn)算P-1AP稱作對(duì)A進(jìn)行相似變換,可逆矩陣P稱作把A變?yōu)锽的相似變換矩陣.

        顯然,已知A與P按定義立即可得到B.但相反的問題是,如果已知n階方陣A與B相似,那么相應(yīng)的相似變換矩陣P如何來求得.在常見的教材中,僅就B為對(duì)角矩陣時(shí),討論了通過求A的特征值、特征向量來獲得P的方法,但當(dāng)B中的元素排列形式較為復(fù)雜一些時(shí),如根據(jù)初等因子和不變因子理論,在復(fù)數(shù)域上方陣A必與它的若當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型J相似,在任意數(shù)域F上方陣A必與它的有理標(biāo)準(zhǔn)型B相似.教材中一般依據(jù)論證結(jié)果直接給出J與B的求法,而跳過了求相似變換矩陣P的過程,這往往使得初學(xué)者對(duì)連接兩個(gè)相似矩陣的橋梁——相似變換矩陣P產(chǎn)生了莫大的懸念.因此,有必要提供一種求P的方法,以消除初學(xué)者的疑慮,還可充分利用求P的過程,提煉出其他相關(guān)的概念,幫助學(xué)生將各知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通、深刻理解、學(xué)以致用.

        本文將從矩陣相似定義出發(fā),分析利用矩陣相似初等變換求相似變換矩陣P的原理,并通過實(shí)例展示求P的具體過程,最后借助求P的過程和矩陣相似的性質(zhì),提煉出不用求解特征方程而獲得方陣全部特征值、與不用求解線性方程組而獲得方陣全部線性無關(guān)特征向量的方法.

        1 基本原理與基本運(yùn)算步驟

        1.1 基本原理

        矩陣的初等變換是貫穿于線性代數(shù)、高等代數(shù)教材的一個(gè)重要工具,而矩陣的初等變換與矩陣的乘法又有著密切的聯(lián)系.

        引理1[1]對(duì)一個(gè)s×n矩陣A作初等行變換,就相當(dāng)于在A的左邊乘上相應(yīng)的s×s初等矩陣;對(duì)A作初等列變換,就相當(dāng)于在A的右邊乘上相應(yīng)的n×n初等矩陣.

        引理2[1]n級(jí)矩陣A為可逆的充分必要條件是它能表示成一些初等矩陣的乘積.

        因此,若A、B兩個(gè)n階方陣相似,則存在n階可逆方陣P使B=P-1AP,也即意味著存在一些初等矩陣P1,P2,…,Pi,使P=P1P2…Pi.初等矩陣都是可逆矩陣,且它們的逆矩陣還是初等矩陣,于是有:

        B=(P1P2…Pi)-1A(P1P2…Pi)=

        其中,P(i,j)-1=P(i,j),P(i(k))-1=

        P(i(k-1)),k≠0,P(i,j(k))-1=P(i,j(-k)).

        其中,Q(i,j)-1=Q(i,j),Q(i(k))-1=Q(i(k-1)),k≠0,Q(i,j(k))-1=Q(i,j(-k)).

        于是,由A到B所做的相似變換運(yùn)算P-1AP相當(dāng)于對(duì)A成對(duì)地做一系列初等行變換與初等列變換.不妨稱每做一對(duì)初等行變換與初等列變換為一次相似初等變換.

        1.2 基本運(yùn)算步驟

        定義(相似初等變換)

        (1) 先交換A的i,j兩行得A1,再對(duì)A1交換i,j兩列得B1.

        (2) 先用非0常數(shù)k乘A的第i行得A2,再用非0常數(shù)k-1乘A2的第i列得B2.

        (3) 先用常數(shù)k乘A的第j行,且把乘得的結(jié)果加到A的第i行上去得A3,再用-k乘A3的第i列,且把乘得的結(jié)果加到A3的第j列上去得B3.

        結(jié)論1 每一次相似初等變換都把一個(gè)n階矩陣A變換為與其相似的另一個(gè)同階矩陣B.

        結(jié)論2 用n階方陣A和n階單位陣In以及n階零陣On構(gòu)造2n×2n階分塊矩陣,對(duì)其中的A施加相似初等變換,使之變換為B,則B相似與A,與此同時(shí)左下角的n階單位陣In則變換成為相似變換矩陣P,而右上角的n階單位陣相應(yīng)地變換成為P-1.

        2 實(shí)例分析

        2.1 求A的若當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型J

        2.2 求A的有理標(biāo)準(zhǔn)型B

        2.3 兩點(diǎn)說明

        2.3.1 相似變換矩陣P不唯一

        求A的有理標(biāo)準(zhǔn)型還可以通過下面的變換過程得到:

        2.3.2 做第三類相似初等變換時(shí)選常數(shù)k的方法

        在使用第三類相似變換時(shí),其中k的選取應(yīng)該滿足下列關(guān)系:

        3 用相似初等變換求矩陣特征值和特征向量

        3.1 求特征值

        引理3[1]相似的矩陣有相同的特征多項(xiàng)式.

        根據(jù)引理3,若方陣A與C相似,則他們有相同的特征值,又由于上(下)三角矩陣的特征值即其主對(duì)角線上的元素.

        結(jié)論3 求n階方陣A的特征值,可先通過相似初等變換將A變換為一個(gè)上(下)三角矩陣,則該三角矩陣的主對(duì)角元素即為A的全部特征值.

        3.2 求特征向量

        注意到n階方陣A的若當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)型矩陣J是上(或下)三角矩陣,于是J的主對(duì)角線上的n個(gè)元素即A的全部n個(gè)特征值,再注意到把A變換成J的相似變換矩陣P是可逆的,即P的列向量組是一線性無關(guān)向量組.據(jù)此,我們?cè)僖?階方陣A為例,不經(jīng)過求解線性方程組而找出A的全部線性無關(guān)的特征向量.

        由2中計(jì)算結(jié)果,對(duì)于3階方陣A=

        令P=(P1,P2,P3),

        則有A(P1,P2,P3)=(P1,P2,P3)

        4 結(jié) 論

        初等變換是代數(shù)研究過程中的一個(gè)重要工具,相似是矩陣間的一種基本關(guān)系,求矩陣的特征值特征向量是線性代數(shù)的一項(xiàng)基本要求.本文嘗試在講清楚各自基本概念與基本方法的基礎(chǔ)上,恰當(dāng)調(diào)動(dòng)概念之間的聯(lián)系,給出了求得初等變換陣的一種一般的方法,有助于在線性代數(shù)學(xué)習(xí)中打通知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系,得到對(duì)初等相似變換的深刻理解.

        參考文獻(xiàn):

        [1] 北京大學(xué)數(shù)學(xué)系. 高等數(shù)學(xué)[M].3版.北京:高等教育出版社,1988.

        [2] 趙樹嫄. 線性代數(shù)[M].4版.北京:中國人民大學(xué)出版社,2008.

        猜你喜歡
        教材方法
        教材精讀
        教材精讀
        教材精讀
        教材精讀
        教材精讀
        教材精讀
        學(xué)習(xí)方法
        可能是方法不對(duì)
        用對(duì)方法才能瘦
        Coco薇(2016年2期)2016-03-22 02:42:52
        四大方法 教你不再“坐以待病”!
        Coco薇(2015年1期)2015-08-13 02:47:34
        日韩AV无码一区二区三区不卡毛片| 欲香欲色天天天综合和网| 亚洲av无码国产精品永久一区| 国产无套护士在线观看| 亚洲欧美日韩精品高清| 国产伦奸在线播放免费| 大尺度无遮挡激烈床震网站| 亚洲av永久无码天堂网毛片| 亚洲欧洲精品成人久久曰不卡| 日本精品熟妇一区二区三区| 青青草骚视频在线观看| 丰满人妻熟妇乱又伦精品软件| 99久久久久国产| 国内精品极品久久免费看| 在线a亚洲视频播放在线播放| 国产尤物av尤物在线观看| 四虎欧美国产精品| 日本一区二区日韩在线| 久久99精品久久久久麻豆| 水蜜桃无码视频在线观看| 中文字幕精品一二三区| 亚洲97成人精品久久久| 亚洲亚洲人成综合丝袜图片| 少妇高潮惨叫久久久久久| 无码流畅无码福利午夜| 日本黄色3级一区二区| 亚洲国产av精品一区二区蜜芽 | 免费无码中文字幕A级毛片| 蜜桃视频成年人在线观看| 少妇无码太爽了在线播放| 亚洲av纯肉无码精品动漫| 亚洲高清精品50路| 日本在线观看不卡一区二区| 天天综合网在线观看视频| 国产午夜亚洲精品理论片不卡| 日本一区二区三区激视频| 加勒比一本heyzo高清视频| 无码aⅴ在线观看| 日本中文字幕一区二区视频| 亚洲男人天堂一区二区| 国产精品人妻一码二码尿失禁|