实对称矩阵的对角化.ppt_第1页
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文档简介

1,5.3实对称矩阵的对角化,一、内积的定义及性质,二、向量的长度及性质,三、正交向量组的概念及求法,四、正交矩阵,五、对称矩阵的性质,六、利用正交矩阵将对称矩阵对角化的方法,七、小结,Page2,定义1,内积,一、内积的定义及性质,Page3,说明,1维向量的内积是3维向量数量积的推广,但是没有3维向量直观的几何意义,Page4,内积的运算性质,Page5,定义2,令,向量的长度具有下述性质:,二、向量的长度及性质,单位向量,Page6,正交的概念,正交向量组的概念,正交,若一非零向量组中的向量两两正交,则称该向量组为正交向量组,三、正交向量组的概念及求法,Page7,证明,正交向量组的性质,Page8,4规范正交基,Page9,例如,Page10,同理可知,Page11,(1)正交化,取,,5求规范正交基的方法,Page12,(2)单位化,取,Page13,解先正交化,,取,施密特正交化过程,Page14,再单位化,,得规范正交向量组如下,Page15,例2,解,Page16,把基础解系正交化,即合所求亦即取,Page17,为正交矩阵的充要条件是的列向量和行向量都是标准(规范)正交基,证明,定义4,定理2,四、正交矩阵,Page18,Page19,Page20,定理3对称矩阵的特征值为实数.,证明,五、对称矩阵的性质,说明:以下所提到的对称矩阵,除非特别说明,均指实对称矩阵,Page21,于是有,两式相减,得,Page22,定理3的意义,Page23,证明,于是,Page24,证明,它们的重数依次为,根据定理3(对称矩阵的特征值为实数)和定理5(如上)可得:,设的互不相等的特征值为,Page25,由定理4知对应于不同特征值的特征向量正交,,这样的特征向量共可得个.,故这个单位特征向量两两正交.,以它们为列向量构成正交矩阵,则,Page26,根据上述结论,利用正交矩阵将对称矩阵化为对角矩阵,其具体步骤为:,六、利用正交矩阵将对称矩阵对角化的方法,2.,1.,Page27,解,例3对下列实对称矩阵,分别求出正交矩阵,使为对角阵.,第一步求的特征值,Page28,解之得基础解系,解之得基础解系,Page29,解之得基础解系,第三步将特征向量正交化,第四步将特征向量单位化,Page30,Page31,1将一组极大无关组规范正交化的方法:先用施密特正交化方法将极大无关组正交化,然后再将其单位化,七、小结,2为正交矩阵的充要条件是下列条件之一成立:,Page32,3.对称矩阵的性质:,(1)特征值为实数;(2)属于不同特征值的特征向量正交;(3)特征值的重数和与之对应的线性无关的特征向量的个数相等;(4)必存在正交矩阵,将其化为对角矩阵,且对角矩阵对角元素即为特征值,

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