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特征值中的代数重数和几何重数

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前言:

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代数重数指相同根的个数;几何重数指特征向量生成线性空间的维数。例如几何重数=5,即表示线性空间的基向量有5个,或者说线性无关特征向量=5个。一般情况是: 几何重数≤代数重数。

在矩阵运算中,该矩阵有特征值是重根,则该特征值所对应的特征向量所构成空间(即特征子空间,也是方程组(λI-A)x=0)的维数,称为几何重数,也就是同一个特征值相对应的线性无关的特征向量的个数。

几何重数和代数重数的联系:复合矩阵A可对角化的充要条件是A的每个特征值的几何重数等于代数重数。复合矩阵A的每个特征值对应的几何重数小于或等于代数重数。

几何重数和代数重数的区别:

性质不同。几何重数:在矩阵运算中,该矩阵有特征值是重根,则该特征值所对应的特征向量所构成空间(即特征子空间,也是方程组(λI-A)x=0)的维数,称为几何重数。代数重数:指方程的根的重数。

表示不同,几何重数:表示空间的维数。代数重数:表示方程的根是几重根。

比如:

如果n元齐次线性方程组Ax=0的系数矩阵的秩R(A)=r<n,则解空间S的基础解系存在,且每个基础解系恰有n-r个解向量。

以上方程的自由变量是x3和x4,即其解空间的几何重数就是4-2=2。

上图矩阵中,最后的方程就是x2=0。x1和x3都是自由变量,即对于特征值λ=2来说,其几何重数就是2。

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