求出正交变换矩阵后如何标准型
- 编程技术
- 2025-01-27 07:38:46
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求出正交变换矩阵后,将其应用于原矩阵,可以得到原矩阵的标准型。具体步骤如下:1. 求正交矩阵Q:你需要找到一个正交矩阵Q,使得QT AQ是原矩阵A的标准型。正交矩阵Q的...
求出正交变换矩阵后,将其应用于原矩阵,可以得到原矩阵的标准型。具体步骤如下:
1. 求正交矩阵Q:你需要找到一个正交矩阵Q,使得QT AQ是原矩阵A的标准型。正交矩阵Q的列向量是原矩阵A的特征向量,且这些特征向量两两正交。
2. 计算QT AQ:将求得的正交矩阵Q与原矩阵A相乘,即计算QT AQ。
3. 得到标准型:计算结果QT AQ即为原矩阵A的标准型。
下面是具体的例子:
假设原矩阵A如下:
```
A = 2 1
1 2
```
我们需要找到A的特征值和特征向量。计算特征多项式:
```
det(A λI) = 2-λ 1
1 2-λ
= (2-λ)2 1
= λ2 4λ + 3
```
解这个方程,我们得到特征值λ1 = 1和λ2 = 3。
接下来,我们找到对应的特征向量。对于λ1 = 1,解方程组(A I)x = 0,得到特征向量v1 = (1, -1)T。对于λ2 = 3,解方程组(A 3I)x = 0,得到特征向量v2 = (1, 1)T。
由于特征向量v1和v2已经正交,我们只需要将它们单位化,得到正交矩阵Q的列向量:
```
v1' = (1/√2, -1/√2)T
v2' = (1/√2, 1/√2)T
```
所以,正交矩阵Q为:
```
Q = 1/√2 1/√2
-1/√2 1/√2
```
计算QT AQ:
```
QT AQ = 1/√2 1/√2 2 1 1/√2 1/√2
-1/√2 1/√2 1 2 -1/√2 1/√2
= 1 0
0 3
```
因此,原矩阵A的标准型为:
```
1 0
0 3
```
这样,我们就得到了原矩阵A的标准型。
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