相似标准形中相似变换矩阵P的求法

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朱 生1,刘 夏2

吉林工商学院 基础教研部 吉林 长春 130507

摘要

本文由矩阵相似的定义出发,给出了一个矩阵A,寻找与其相似的简单形式,或寻求矩阵P(相似变换矩阵)使得图片2.png最简单.文章分两种情况讨论并解决了标准形中相似变换矩阵P的求法.通过矩阵相似使所要解决的问题更加趋于简单化.


关键词

矩阵相似 ;标准形 ;对角矩阵

正文

[作者简介]朱生(1982.10-),男,汉族,吉林长春人,硕士研究生学历,吉林工商学院讲师,研究方向为应用数学及高等数学教学。

通讯地址:吉林省长春市朝阳区南湖街道卫星路7440号,远创国际。邮编:130012电话:13943045585

一、 相关引理

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二、 矩阵与对角矩阵相似时P的求法

如何求矩阵P(相似变换矩阵),使得 P图片3.pngAP更加简单,下面分两种情况讨论.

由定理1我们知道,如果n阶矩阵A与对角矩阵相似,那么An个线性无关的特征向量,此时对角矩阵可以由A的特征值得到,相似变换矩阵P就是由这n个线性无关的特征向量组成的.

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根据定理2:若n阶矩阵A不与对角矩阵相似,那么它一定与Jordan标准形相似,下面将给出用初等变换求矩阵的Jordan标准形及相似变换矩阵的一种方法,先给出初等相似变换的定义:

定义3 图片4.png n阶矩阵A施行下列三种变换称为初等相似变换:

1)交换A的第i行(列)与第j行(列)之后得到B,再交换B的第j列(行)与第i列(行)

2)用常数k图片5.png0乘以方阵A的第i行(列)之后得到B,再用数图片6.png乘以方阵B的第i列(行)

3)用常数k图片5.png0乘以方阵A的第i行(列)加到第j行(列)的相应元素上,得到矩阵B,再用数(-k)乘以方阵B的第j列(行)加到第i列(行)的相应元素上.

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三、结束语

相似变换是线性代数研究的一项重要内容,它的计算方法已经渗透到了计算机科学、信息技术、人工智能等诸多工程领域,并发挥着越来越多的作用,为了适应当今科技飞速发展,培养学生逻辑思维和抽象分析解决问题的能力,有必要深入研究相似变换矩阵的求法,为此本文给出了标准形中相似变换矩阵P的两种求法,并通过实例给出计算过程,最终达到求解相似矩阵P的目的。这些结论与实例在《线性代数》教学中有一定补充与参考意义,能使学生对相似矩阵有更全面深入的了解.

参考文献

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2010.05.


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