与えられた正方行列Aに対して、正則行列Pをうまく取ってきてP−1APを対角行列にする操作を対角化と言う。
Aをn×n行列とし、Aの固有値と固有ベクトルを・・・λi,xi(i=1,・・・n)とします。
Aの固有ベクトル・・・x1,x2,・・・xnが線形独立なとき,Pは正則であり,P−1が存在する。このとき,P−1APを計算する。まず,固有値,固有ベクトルの定義より,・・・・・・AP=A(x1,x2,・・・xn)=(λ1x1,λ2x2,・・・λnxn)また,P−1の第i行目をyi(横ベクトル)とおくと,P−1=(y1y2...yn)であり,逆行列の定義より内積yixiはiとjが等しいとき1,そうでないとき0になる。よって,・・・P−1AP=(y1y2...yn)(λ1x1,λ2x2,・・・λnxn)=D
(ただし,Dは第ii成分がλiである対角行列)となる。
実際に2×2行列を対角化してみます。
A=(3122)を対角化せよ。
固有値、固有ベクトルの求め方は こちら
固有値1に対応する固有ベクトル(1−2),
固有値4に対応する固有ベクトル(11)
P=(11−21),D=(1004)とおくと,
となるP−1AP=Dとなる。
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