(1)
- характеристическое уравнение
Решая характеристическое
уравнение, находим собственное значение ,
найденное
подставляется в систему (1) и из системы
находятся координаты собственных векторов.
Пример: Найти собственные
значения и векторы , заданные в некотором базисе
матрицы.
1)
2)
Теорема: Если все
собственные значения матрицы А линейного оператора различны.
То собственные векторы линейно-независимы.
Доказательство: - собственные значения, а
- собственные векторы
Предположим противное – собственные векторы линейно-зависимы.
Применим к оператору :
не может, так как
- собственный вектор.
Предположение не верно.
Следствие: Если у есть
собственных
линейно-независимых векторов, где
- размерность
пространства, то
в базисе из своих собственных
векторов имеет вид:
Определение: Матрицу, доводимую к диагональному виду, называют матрицей простой структуры.
Вещественное Евклидово пространство.
Определение: Вещественным линейным пространством называется Вещественное Евклидово пространство, если:
1)
Задан закон, по которому любым двум элементам x
и y ставится в соответствие число называемое их
скалярным произведением и обозначаемым ;
2) Указанный закон подчинен 4-м аксиомам:
1.
2.
3.
4. при
при
Линейное пространство называется нормированным, если:
1)
есть правило, по которому ставится в
соответствие вещественное число называемое его нормой и обозначаемой
.
2) указанное правило подчинено 3-м аксиомам:
1. при
при
2.
3.
В Евклидовом
пространстве в качестве нормы можно использовать величину
В Евклидовом
пространстве
Определение: Углом
между элементами x и y называют
угол, косинус которого равен величине
Определение: Элементы х и y называются ортогональными. Если их скалярное произведение равно 0:
Пример:
n- элементов
пространства
образуют
ортонормированный базис, если
-
верна, если
и
Квадратичные формы.
Определение: Квадратичной
формой переменных называется однородный
многочлен второй степени относительно этих переменных.
,
где
Пример:
Определение: Матрица
А называется матрицей квадратной формы в заданном базисе. Из условия следует,
что , то матрица симметричная. Те
Теорема: У любой
симметричной матрицы А размером существует n линейно-независимых попарно ортогональных и единичных
собственных векторов. Чтобы привести квадратичную форму к каноническому виду
необходимо привести ее матрицу к диагональному виду, так как матрица А
симметрична, то в базисе из своих собственных векторов она будет иметь
диагональный вид и, следовательно, в этом базисе иметь канонический вид.
Пример:
Привести квадратную форму к каноническому виду.
1) Пусть
, то
2) Пусть
, то
, то
В базисе А
имеет диагональный вид:
Приведение общего уравнения кривой второго порядка к каноническому виду.
1) Записывают квадратичную форму соответствующую данной кривой
2) Находят собственные значения и векторы, при чем собственные векторы нормируют.
3) Вводят новые координаты, взяв в качестве нового базиса нормированные собственные векторы.
Т – матрица перехода
Т состоит из координат нового базиса по столбцам.
Введение нового базиса
равносильно повороту системы на некоторый угол .
4) Подставляют выражение старого через новый в слагаемых первого порядка.
5) Выделяют полные квадраты и выполняют параллельный перенос координатных осей нового базиса, получая каноническое уравнение кривой.
1. - эллипс действительный или мнимый.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.