求矩阵的特征值与特征向量通常遵循以下步骤:
计算特征多项式
特征多项式是通过计算行列式 \( |A - \lambda E| \) 得到的,其中 \( A \) 是给定的矩阵,\( \lambda \) 是特征值,\( E \) 是单位矩阵。
解特征方程
将特征多项式设为0,即 \( |A - \lambda E| = 0 \),求解这个方程得到特征值 \( \lambda \)。
求特征向量
对于每一个特征值 \( \lambda \),解齐次线性方程组 \( (A - \lambda E)x = 0 \),其中 \( x \) 是特征向量。
方程组 \( (A - \lambda E)x = 0 \) 的非零解集构成了对应于特征值 \( \lambda \) 的特征向量空间。
特征值和特征向量在物理学、化学、工程学等领域有广泛的应用,例如在力学中,惯量的特征向量定义了刚体的主轴。
需要注意的是,特征向量不是由特征值唯一确定的,因为不同特征值可能对应相同的特征向量。此外,当矩阵有重根时,对应于重根的特征向量空间的维数等于该根的重数。