矩阵对角化论文选题意义

矩阵对角化论文选题意义

问:矩阵的对角化和若尔当标准型有什么意义
  1. 答:矩阵若可以对角化,那这个对角矩阵也是它的若尔当标准形,因为若尔当标准形包括对角矩阵
  2. 答:特征值互异时,矩阵A的相似变换可转为纯对角阵(Λ)。特征值既有异根也有重根时,矩阵A的相似变换一般为若当块对角阵(J)。若当块矩阵是广义的对角阵,包含了特殊情形的纯对角阵Λ。若当块对角阵可用于数学上求解一阶微分方程组。对微分方程组的系数矩阵求特征值,特征代数方程往往既有异根亦有重根,所以对系数矩阵相似变换得到若当块对角阵(J),然后求指数若当矩阵 e^(J·t),再求标准基解矩阵 e^(At)=S· e^(J·t)· (S逆),最终求出一阶微分方程组的函数解。从更普遍意义理解,矩阵对角化就是若当块对角化。一阶微分方程组(状态变量法)在时域动态电路中有较多物理应用。
问:量子力学中,矩阵或算符的对角化有什么意义?
  1. 答:矩阵的本征值(或叫特征值),本征向量会求吧,就是求解久期方程det|λE-A|=0,求出λ1,λ2,...,λn. X1,X2,...,Xn.
    所以A=(X1,X2,...,Xn)[λ1,λ2,...,λn](X1,X2,...,Xn)-1
    Xn表示列向量,(X1,X2,...,Xn)为n*n矩阵,[λ1,λ2,...,λn]表示λ1,λ2,...,λn为对角元的对角矩阵。后面的那个-1是上标,表示取逆矩阵。
  2. 答:1.量子力学中的算符都是Hilbert空间中的Hermite算符,必定可以酉对角化,这个是谱分解定理,通过对角化可以得到算子所有的信息,也就是波函数以及对应的能量。
    2.虽然谱分解定理表明了理论上的存在性,但是没有很一般的步骤来实现对角化,数值上当然是可以做到的。
问:矩阵对角化是什么意思
  1. 答:对角矩阵是除主对角线上的元素以外其它元素都等于0的矩阵,对角矩阵的性质比如秩,可逆性等等都是一目了然的,另外对角矩阵的运算比如和,差,积,方幂等等也特别容易计算,一般的矩阵的性质不容易讨论,计算也复杂,如果能够与对角矩阵相似,有些性质保持不变,运算也可以转化成对角矩阵的运算,这就是矩阵对角化的目的和意义
  2. 答:我用自己的语言说,希望能方便你明白
    矩阵对角化源自于线形变换的化简,所以最好先知道线性变换和线性变换与矩阵的对应关系(当然你看下去会发现不知道也可以)
    设一线性变换a,在基m下的矩阵为A,在基n下的矩阵为B,m到n的过度矩阵为X,
    那么可以证明:B=X'AX (X'是X的转置,注意X是满秩的)
    那么定义:A,B是2个矩阵。如果存在可逆矩阵X,满足B=X'AX ,那么说A与B是相似的(是一种等价关系)。
    如果存在可逆矩阵X使A相似与一个对角矩阵B,那么说A可对角化。
    相应的,如果线性变换a在基m下的矩阵为A,并且A相似于对角矩阵B,那么另X为过度矩阵即可求出基n,并且在n下线性变换a的矩阵为对角矩阵,从而达到了化简。
  3. 答:我用自己的语言说,希望能方便你明白
    矩阵对角化源自于线形变换的化简,所以最好先知道线性变换和线性变换与矩阵的对应关系(当然你看下去会发现不知道也可以)
    设一线性变换a,在基m下的矩阵为A,在基n下的矩阵为B,m到n的过度矩阵为X,
    那么可以证明:B=X'AX (X'是X的转置,注意X是满秩的)
    那么定义:A,B是2个矩阵。如果存在可逆矩阵X,满足B=X'AX ,那么说A与B是相似的(是一种等价关系)。
    如果存在可逆矩阵X使A相似与一个对角矩阵B,那么说A可对角化。
    相应的,如果线性变换a在基m下的矩阵为A,并且A相似于对角矩阵B,那么另X为过度矩阵即可求出基n,并且在n下线性变换a的矩阵为对角矩阵,从而达到了化简。
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