矩阵(多项式矩阵)的秩到底是怎么定义的

2020-11-23 08:50:07 字数 5964 阅读 9350

1楼:电灯剑客

λ矩阵的秩就是**ith标准型中非零对角元的个数,这和普通数量矩阵的秩的定义是一致的

2楼:玲玲的湖

矩阵的特征多项式f(λ)=|λe-a|

3楼:归来的n维

k是λ矩阵a的秩如果a的k级主子式存在不为0的,而所有的k+1级主子式均为0。

λi-a的秩为n

4楼:匿名用户

恩,我稍微看懂一点了,这个是λ-矩阵,通过初等变换变为**ith标准型,依照这个东西可以列出他的最小多项式,初等因子组和行列式因子组,由这个还可以得到jordan标准型,但我依然没看清楚你问的问题。。。这个秩应该是对应于jordan标准型里jordan块的块数,如果我没理解错的话

为什么nxn矩阵的特征多项式的秩一定是n

5楼:匿名用户

你是想说为什么 \lambda 的最高次一定是n嘛?

因为求特征多项式

时,前面有一个 \lambda i , 使得矩阵的每行每列中都有一个\lambda,且无法用初等变换消除,所以最后求出来最高次一定是n次

6楼:匿名用户

特征多项式是一个多项式,只有矩阵才会谈它的秩是多少

矩阵的秩与特征值有什么关系

7楼:景田不是百岁山

1、方阵a不满秩等价于a有零特征值。

2、a的秩不小于a的非零特征值的个数。

线性变换秩是多少,就一定找到有多少个线性无关的特征向量。因为一个特征向量只能属于一个特征值,所以有多少个线性无关的特征向量,就有多少个特征值(不管特征值是不是一样)。这里有n个1,都是一样的(从特征多项式也知道有n个重根)。

因为非退化的线性替换不改变空间的维数,不改变矩阵的秩。

8楼:匿名用户

这是因为,矩阵a的相似对角矩阵的主对角元都是矩阵a的特征值,又因为矩阵a的秩与它的相似对角阵的秩相等,因此,如果矩阵a的秩为n,那么它就有n个非零特征值。

9楼:匿名用户

为讨论方便,设a为m阶方阵

证明:设方阵a的秩为n

因为任何矩阵都可以通过一系列初等变换,变成形如

1 0 … 0 … 0

0 1 … 0 … 0

…………………

0 0 … 1 … 0

0 0 … 0 … 0

…………………

0 0 … 0 … 0

的矩阵,称为矩阵的标准形(注:这不是二次型的对称矩阵提到的标准形)

本题讨论的是方阵,就是可以通过一系列初等行变换的标准形为

主对角线前若干个是1;其余的是若干个0

以及除对角线以外的元素都是0。设a的标准形为b

因为“m×m阶矩阵构成的数域p上的线性空间”与

“该线性空间上的全体线性变换在数域p上的线性空间”同构。

所以研究得到线性空间的性质可以照搬到线性变换空间上应用,

从同构的意义上说,他们是“无差别”的。

(由于线性变换符号的字体不能单独以花体字体区别,所以

用形如“线性变换a”,表示线性变换

用形如“矩阵a”,表示线性变换的矩阵)

前面知识应该提到的内容:

一系列初等矩阵的乘积是非退化的,初等变换不改变矩阵的秩,初等变换是可逆的

所以矩阵b的秩(1的个数),就是矩阵a的秩,就是n

因为可逆且不改变秩,所以讨论矩阵b的情况,可以应用到矩阵a上。

我们随即看到,

如果线性变换b(或者说矩阵b)的秩是n,则线性变换b就是

对线性空间的前n个基做恒等映射(因为基向量组没有秩序,我们取前n个不会有原则性的问题)

后m-n个基做零变换,所构成的线性变换,线性变换b的特征多项式是(λ-1)^n

就可以快速找到n个线性无关的特征向量,这些特征向量直接取线性空间的前n个基就可以了。

我们得到的结论是,线性变换b秩是多少,就一定找到有多少个线性无关的特征向量。

因为一个特征向量只能属于一个特征值,

所以有多少个线性无关的特征向量,就有多少个特征值(不管你的特征值是不是一样)

这里有n个1,都是一样的(从特征多项式也知道有n个重根)

因为非退化的线性替换不改变空间的维数,不改变矩阵的秩。

下面我们解释重根为什么按重数计算,对矩阵b做初等行变换,

第i行乘以数域p上的数k≠1(当然,如果k=1纯属脱裤子放屁),

我们的特征多项式变为(λ-1)^(n-1)*(λ-k),

其它初等变换相应类推。

借用学物理的思维,一个变换莫测的关系中,寻找守恒量是什么?这个是有意义的。

而做这样的非退化的线性变换变换,虽然特征值会随之改变,

但是守恒量是一定能找到n个线性无关的特征向量,其个数就是矩阵b(线性变换b)的秩是不变的。

这样我们就发现了守恒量,至于属于不同特征向量的特征值是否相等,纯属巧合,无意义。

有多少个碰巧相等的都无所谓,有多少个相等(相当于特征多项式的几次方),就当然重复计算。

最后来一个问题的封闭,题目说的是方阵a

这个简单,将矩阵b做一系列初等行变换,虽然特征多项式改变了,线性变换改变了,

特征多项式也变了,但是我们发现的守恒量n,是不变的。

10楼:吸血神龙

最佳答案错了吧,一个特征值可以对应多个线性无关的特征向量啊

秩为1的矩阵的特征多项式是怎么求出来的

11楼:电灯剑客

对于n阶矩阵,如果rank(a)=1,那么ax=0的线性无关的解有n-1个,说明零至少是n-1重特征值

a的所有特征值的和是trace(a),所以余下那个可能非零的特征值就是trace(a)

这是最简单直接的方法

至于你的图里的方法,稍微有点绕了,不过也算是需要掌握的结论

n阶矩阵的特征矩阵的秩一定是n,该命题正确吗

12楼:普海的故事

如果n阶矩阵a的秩小于n,则a的行列式等于0,而行列式等于所有特征值的乘积,所以至少有一个特征值为0。

本回答由网

13楼:匿名用户

数字矩阵的特征矩阵是特殊的λ-矩阵。因为一个n阶数字矩阵a的特征矩阵 λen-a 的行列式是a的特征多项式 fa(λ) ,所以 r(λen-a)=n 。注意到 λen-a 并不是可逆矩阵。

幂等矩阵的秩为什么等于它的迹

14楼:匿名用户

^由a^2=e可知a的特征值为x^2=1的根且a必然可对角化(特征多项式无重根),由相似多项式秩相等,可设a相似于b=diag{er,0}(r(a)=r),从而tr(a)=tr(b)=r(相似矩阵迹相等)

幂等矩阵(idempotent matrix)定义:若a为方阵,且a^2=a,则a称为幂等矩阵。

幂等矩阵概述

幂等矩阵(idempotent matrix)定义:若a为方阵,且a^2=a,则a称为幂等矩阵。

等价命题1:若a是幂等矩阵,则与a相似的任意矩阵是幂等矩阵;

等价命题2:若a是幂等矩阵,则a的ah,at,a*,e-ah,e-at都是幂等矩阵;

等价命题3:若a是幂等矩阵,则对于任意可逆阵t,t^(-1)·a·t也为幂等矩阵;

等价命题4:若a是幂等矩阵,a的k次幂任是幂等矩阵

(由于数学符号编辑问题,更多等价命题及其证明见扩展阅读1)

由于幂等矩阵所具有的良好性质及其对向量空间的划分,幂等矩阵在可对角化矩阵的分解中具有重要的作用,同时也为空间的投影过程提供了一种工具。

符号说明如下:

at为矩阵a的转置矩阵;

ah矩阵a的共轭转置矩阵;

a*为矩阵a的伴随矩阵;

e为单位矩阵

幂等矩阵性质

幂等矩阵的主要性质:

1.幂等矩阵的特征值只可能是0,1;

2.幂等矩阵可对角化;

3.幂等矩阵的迹等于幂等矩阵的秩,即tr(a)=rank(a);

4.可逆的幂等矩阵为e;

5.方阵零矩阵和单位矩阵都是幂等矩阵;

6.幂等矩阵a满足:a(e-a)=(e-a)a=0;

7.幂等矩阵a:ax=x的充要条件是x∈r(a);

8.a的核n(a)等于(e-a)的列空间r(e-a),且n(e-a)=r(a)。考虑幂等矩阵运算后仍为幂等矩阵的要求,可以给出幂等矩阵的运算:

1)设 a1,a2都是幂等矩阵,则(a1+a2) 为幂等矩阵的充分必要条件为:a1·a2 =a2·a1 = 0,

且有:r(a1+a2) =r (a1) r (a2);n(a1+a2) =n (a1)∩n(a2);

2)设 a1, a2都是幂等矩阵,则(a1-a2) 为幂等矩阵的充分必要条件为:a1·a2 =a2·a1=a2

且有:r(a1-a2) =r(a1)∩n (a2 );n (a1 - a2 ) =n (a1 )r (a2 );

3)设 a1,a2都是幂等矩阵,若a1·a2 =a2·a1,则a1·a2 为幂等矩阵,

幂等矩阵的运算

且有:r (a1·a2 ) =r (a1 ) ∩r (a2 );n (a

1·a2 ) =n (a1 ) +n (a2 )。

15楼:权景胜严升

^先证其特征值只能为0和1

设k是他的特征值,a为其对应的特征向量

a^2a=aka=k^2a

因为a^2=a,故a^2a=aa=ka

(k^2-k)a=0,因为a为非零向量故k=0或1再证,矩阵的秩等于其非零特征值的个数。

因为a(a-e)=0

故n=r(a-(a-e))<=r(a)+r(a-e)<=n故(a-e)x=0的解空间维数恰为r(a),那么1的重数》=r(a)类似的ax=0的解空间维数恰为r(a-e),那么0的重数》=r(a-e)

但1的重数加0的重数不大于n,夹逼得1的重数=r(a)命题成立。

16楼:许初南圭闳

设a的特征值为t

有a^2x=t^2x=ax=tx

解得t=0或1,再证明a可对角化成diag(11..0

0..0)的形式

因为r(e)=n=r(e-a+a)≤

r(e-a)+r(a)

又因为(e-a)a=o

得r(e-a)+r(a)≤n

解得r(e-a)+r(a)=n

特征值为1相应的特征向量基础解系维数为

n-r(e-a)

特征值为0相应的特征向量基础解系维数为

n-r(-a)=n-r(a)

故一切特征向量的极大线性无关组的向量数是2n-r(e-a)-r(a)=n因此可以对角化成上述对角阵

有r个特征值为1就有a的秩为r

同时tr(a)等于特征值之和,也等于r*1=r

为什么nxn矩阵的特征多项式的秩一定是n?

17楼:宇文仙

不一定吧

是秩≤n

如果不懂,请追问,祝学习愉快!

因为a可对角化,λe-a的秩等于1。为什么求详细解释

18楼:独自倚花红

因为a可对角化,所以(e-a)x=0就有两个线性无关解,即e-a的秩是1。

详解:λe-a的零度就是λ的几何重数,如果a可对角化则几何重数等于代数重数。

问题里"λe-a的秩等于1"中的“1”是二重特征值。又因可对角化的矩阵的秩等于其非零特征值的个数。

推导过程:

a可对角化时, 存在可逆矩阵p使得 p^-1ap=diag(a1,..,an)

则 r(a) = r(p^-1ap) = rdiag(a1,...,an) = a1,...,an中非零元素的个数

而a的特征值即 a1,...,an

所以 r(a) 等于a的非零特征值的个数。

综上所述:(e-a)x=0就有两个线性无关解,即e-a的秩是1。

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