对角化矩阵的应用-开题报告,中期检查,外文翻译,评定表等一整套表格

1、XXX学校毕业论文（设计）开题报告题 目: 对角化矩阵的应用 姓 名: 学 院: 专 业: 班 级: 学 号: 指导教师: 职称: 2015年1月 10日一、研究的目的、意义与应用前景等： 研究目的：对角化矩阵在数学计算方面的应用十分广泛. 本课题将系统性地介绍可对角化矩阵条件和性质，并给出相应的其几个应用，以便后期用其去研究其他学科或内容提供参考和便利.研究意义：本课题研究的矩阵可对角化是矩阵的奇异值分解、特征值分解和CS分解的基础，矩阵对角化问题与特征值密切相关，在矩阵乘法运算、矩阵方程、矩阵理论、二次型化标准形及线性变换等方面有着广泛的应用.应用前景：随着计算机的发展，矩阵对角化的应用前

2、景也变得更为广阔. 对角化矩阵是一类最简单的矩阵，它在许多领域如量子力学、无线电、电子信息工程、计算机等中起着重要的作用.二、研究的内容和拟解决的主要问题：研究的内容：矩阵对角化问题是矩阵理论中一个关键性问题. 本课题通过矩阵对角化的几个条件，对角化矩阵的性质和矩阵对角化的方法来研究矩阵对角化问题，然后列举矩阵对角化在几个方面的应用，分别是：求方阵的高次幂，反求矩阵，判断矩阵是否相似，求特殊矩阵的特征值，在向量空间中证明矩阵相似于对角矩阵，运用线性变换把矩阵变为对角矩阵，求解数列通项公式与极限，求解行列式的值.拟解决的主要问题：(1) 如何判断两个矩阵是否相似；(2) 如何求出特殊矩

3、阵的特征值；(3) 如何求解数列的通项公式和极限.三、研究思路、方法和当前收集的文献：研究思路：首先简单介绍矩阵对角化的概念，然后介绍矩阵对角化的充分必要条件，最后矩阵对角化的应用 方法：查阅文献资料；对资料进行分析研究、归纳综合当前收集的文献：1北京大学教学系几何与代数教研室高等代数(第二版)M北京：高等教育出版社,19882胡显佑主编线性代数挚习指导天津：南开大学出版社,19973刘九兰,张乃一,曲问薄主编线性代数考研,天津：天津大学出版社,2000.54谢国瑞主编线性代数及应用北京：高等教育出版社.19995张学元主编线性代数能力试题题解武汉：华中理工大学出版社,2000四、特色或创新之

4、处： （1）将矩阵对角化问题与数列求解问题结合起来研究 （2）将矩阵对角化运用到向量空间和线性变换中去.五、研究计划及预期进展：第一阶段（2014.09.102015.1.5）确定课题，并根据课题查阅和收集资料,确定论文的写作提纲,交指导老师审阅第二阶段（2015.1.62015.1.16）按照指导老师审阅后的论文提纲进行开题报告的填写,交指导老师审阅第三阶段（2015.1.172015.3.22）完成毕业论文的中期检查报告和外文资料的翻译，参加学院组织的毕业论文中期检查。第四阶段（2015.3.232015.4.2）根据提纲,进一步收集、整理和分析资料,撰写论文,形成初稿,交指导老师审阅第五

5、阶段（2015.4.32015.4.24）根据指导老师的指导意见反复修改、充实、完善,最后形成终稿,准备论文答辩XXX学校毕业论文（设计）外文资料翻译学 院： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 外文出处：(外文)The cyclic nature of the matrix diagonalization method to find a matrix 附 件：1.外文资料翻译译文； 2.外文原文 指导教师评语：该同学选取的外文翻译资料与专业相关，是插值方面的文章，而且对于该课题的写作有一定的参考价值译文简洁、脉络清晰、语句通顺，但个别专有名词还有所欠缺该文是一篇合格的翻译作品签名

6、： 2015 年 3月22 日 1外文资料翻译译文利用循环矩阵的性质寻找矩阵对角化的方法对角矩阵是一类最简单的矩阵，它在许多领域如量子力学、无线电、电子信息工程、计算机等中起着重要的作用。研究矩阵对角化问题很有实用价值。本文主要介绍利用循环矩阵的性质寻找矩阵对角化的方法。文中涉及的基本定义定义1设是阶方阵,如果存在数和维非零向量,使得， 则称是矩阵的一个特征值, 是的属于的一个特征向量。定义2设为阶方阵,称行列式为的特征多项式,记为,而称为的特征方程。 定义3 阶方阵称为可逆的,如果存在阶方阵,使得,其中是阶单位矩阵。定义4 设, 是阶方阵,若存在阶可逆矩阵,使得,则称与相似,称为的相似矩阵。

7、 定义5 如果数域上,对级矩阵存在一个可逆矩阵使为对角形矩阵,则称矩阵在数域上可对角化;当可对角化时,我们说将对角化,即指求可逆矩阵使为对角形矩阵。文中涉及的基本定理定理1 阶方阵相似于对角矩阵的充分必要条件是由个线性无关的特征向量,且当相似于对角矩阵时,的主对角线元素就是的全部特征值。推论1方阵相似于对角矩阵的充分必要条件是的属于每个特征值的线性无关的特征向量个数正好等于该特征值的重数。定理2如果阶方阵有个互不相同的特征值（即的特征值都是单特征值）,则必相似于对角矩阵。利用循环矩阵性质寻找矩阵对角化的方法1.基本循回阵相似于对角阵阶矩阵称为基本循回阵。它满足于如下性质：求出基本循回阵的特征多

8、项式：因为特征多项式有个不同特征根：所以,基本循回阵相似于对角阵。下面求出特征向量：取，则有,=(因为)从而为特征根对应的的特征向量.作矩阵：因为为行列式，所以可逆, .2.循回方阵相似于对角阵矩阵称为循回阵,可以由基本循回阵的多项式求出来：设： 所以循回阵可以对角化.3.任意阶矩阵可以对角化的充要条件是相似于一个阶循回阵.证明:充分性:若相似于循回阵.即存在可逆阵使,但所以 即相似于对角阵.必要性:若可以对角化,即存在可逆方阵使得用次多项式作一方程组如下：即:该方程组的系数行列式为Vandermonde行列式,从而由Cramer法则知方程由唯一解. 设阶为, 则次多项式为取矩阵其中为基本循回

9、矩阵,从而为循回阵,且有所以,即相似于循回阵。2.外文原文The cyclic nature of the matrix diagonalization method to find a matrixDiagonal matrix is a kind of simple matrix, which as quantum mechanics, radio, electronics and information engineering, computer plays an important role in many fields. Matrix diagonalization of great

10、 practical value. This paper describes the use of nature's cycle looking matrix diagonalization matrix method.The basic definition of the text involvedDefinition 1 Let A is a square matrix of order n, if there is a nonzero number and n-dimensional vector , making is called an eigenvalue of the m

11、atrix A, is As a feature vector belongs to one of the.Definition 2Let Ais the n-order square, known the determinantAs the characteristic polynomial of A, denoted , and = 0 is called A characteristic equation.Definition 3The n-order square A is called reversible, if there are n-order matrix B, such t

12、hat , where I is the identity matrix of order n.Definition 4 A, B is a matrix of order n, n-order reversible if there exists a matrix P, so that, then A and B are similar, called B of A similar matrix.Definition 5If the number of domain P, on the existence of an n-level matrix A invertible matrix T

13、,make as diagonal matrix,we called matrix A over a number field P diagonalizable; When A keratosis when can we say that the A diagonalization, referring to seek reversible matrix T so for the angular matrix.Man involved in fundamental theoremTheorem 1N order matrix A necessary and sufficient conditi

14、on similar to a diagonal matrix A by n linearly independent eigenvectors, and when A is similar to a diagonal matrix whens main diagonal elements are all eigenvalues.Corollary 1Matrix A necessary and sufficient condition similar to a diagonal matrix of eigenvalues belonging to each of linearly indep

15、endent eigenvectors A number exactly equal to the multiplicity of the eigenvalues.Theorem 2 If the matrix A of order n has n mutually different eigenvalues (ie eigenvalues of A are single characteristic value), then A will be similar to a diagonal matrix.The cyclic nature of the matrix diagonalizati

16、on method to find a matrix1.A basic similarity in through the back diagonal matrixn matrix through the back called a basic array.it meets on the following properties:the basic matrix obtained through the back of the characteristic polynomial P is:Because the characteristic polynomial there are n dis

17、tinct characteristic roots:So, basically through the back array P is similar to a diagonal matrix.The following feature vector obtained: takeThere,=(because),sois characterized by the rootP corresponding to the eigenvectors.As a matrix:,Because As Vandermonde Determinant，So T reversible, then.2. Thr

18、ough the back similar to the diagonal matrixMatrixreferred back to the front through.can find the basic matrix of polynomials out through the back:Let： , ,so back through the array can be diagonalized.3.Arbitrary n matrix A can keratosis is a necessary and sufficient condition A similar array of an

19、n-order through the back .Proof:Adequacy: If A is similar to the array through the back so that the presence of reversible matrix C existbut,so, ie A similar diagonal.Necessity: If A can be diagonalized, which makes the presence of reversible square.With a polynomial of degree n-1As an equation as f

20、ollows:,Namely: determinant factor in the equation is Vandermonde Determinant,thus the cramer Law known by the unique solution of the equation Let of orderThe polynomial of degree n-1 is:,take matrix, Where P is the basic matrix through the back,thus Q is through the back front, and there is So, , i

21、.e., A similar to Q array through the back.毕业论文(设计)开题报告评定表指导教师意见 该课题研究矩阵对角化的基本理论及其应用，给出矩阵对角化的几个条件，对角化矩阵的性质和矩阵对角化的方法，并讨论矩阵对角化的一些应用该选题和方法能够反映信息与计算科学专业学生所学知识, 能将所学的理论应用到实际问题中选题有实际意义和研究价值，列出的内容提纲层次也比较清晰同意开题 指导教师签名： 2015 年 1月 15日答辩小组审核意见同意指导老师意见 组长签名： 2015年 1月 16日答辩委员会审核意见同意答辩小组意见 二级学院院长签名： 2015年 1月 16日备

22、注 XXX学校毕业论文(设计)中期检查表 学校 专业 班学生自查毕业论文(设计)题目对角化矩阵的应用姓名学号指导教师根据工作进度安排应完成的任务1. 选定课题，完成毕业论文选题报2. 完成相关文献资料的搜集、整理和分析工作3. 撰写论文，形成初稿并交给指导老师审阅工作完成情 况简述：前期基本完成相关资料的搜集工作,在此基础上,通过个人调研与指导老师的讨论,确定课题,完成了论文提纲并形成初稿进度：R按期完成 基本按期完成 已拖期 拖期的主要原因及解决办法无指导老师检查工作进度R较快 正常 较慢 工作质量R较好 一般 较差 具体意见：该生已查阅相关的一些文献资料，完成了选题报表的填写，文章初稿也基

23、本完成在程序的具体实现方面还存在一些问题，需要继续修改完善指导老师（签名）： 2015年3 月 21 日答辩小组意见： 同意指导老师意见组长（签名）： 2015年3月 22日注：1.中期检查要讲求实效，主要是找问题，找差距。对中期检查不合格的学生提出警告。2.此表一式二份，一份反馈学生，一份交二级学院备案。3.在相应地方填写或打XXX学校毕业论文(设计)答辩记录表学生姓名学 院专 业班 级学 号号指导教师课 题 名 称对角化矩阵的应用答辩小组组长答辩小组成员 答辩地点记录人答辩中提出的主要问题及学生回答问题的简要情况：问：在矩阵对角化应用中如何利用特征值去求解行列式的值？答：对于具体给出的行列式，常利用行列式的性质对行列式进行恒等变形，以期新的行列式中出现较多的零元素，从而化为三角行列式直接写出其值或按行（列）展开降低行列式的阶数若抽象矩阵可对角化，求其行列式有简单方法问：为什么要去研究对角化矩阵？答：对角化矩阵是最简单的一类矩阵,研究起来非常方便.这个过程相当于在一个等价类中选取最顺眼的元素研究.另外,对角化突出了矩阵的特征值,而对角化矩阵反映了特征