目录
前言
Hello!小伙伴!
非常感谢您阅读海轰的文章,倘若文中有错误的地方,欢迎您指出~
自我介绍 ଘ(੭ˊᵕˋ)੭
昵称:海轰
标签:程序猿|C++选手|学生
简介:因C语言结识编程,随后转入计算机专业,有幸拿过一些国奖、省奖…已保研。目前正在学习C++/Linux/Python
学习经验:扎实基础 + 多做笔记 + 多敲代码 + 多思考 + 学好英语!
机器学习小白阶段
文章仅作为自己的学习笔记 用于知识体系建立以及复习
知其然 知其所以然!
3.4 Hamliton-Cayley定理、最小多项式
定义3.19
设是阶方阵,若存在多项式,使得
即是零矩阵,称是矩阵的零化多项式
(1)对任何阶方阵,都存在零化多项式
线性空间是维的
所以一定是线性相关的()
故,存在不全为0的数,使得
即存在一个多项式,使得
易得是的零化多项式
(2)任何矩阵的零化多项式不惟一
若是的零化多项式,则也是的零化多项式,其中为任意非零多项式
Hamliton-Cayley定理
设
则
依据Hamliton-Cayley定理,对于阶方阵
当时,计算可以用小于的的方幂来表示,简化矩阵运算
比如,设
试计算
解答
由题易得
令
利用多项式的除法可得
即
由Hamliton-Cayley定理可知,得
定义3.20
在阶方阵的所有零化多项式中,次数最低的首一多项式,称为的最小多项式,记为
由Hamliton-Cayley定理定理可知,任意阶方阵的最小多项式是存在的,且次数不超过
定理3.4.1
阶方阵的任意零化多项式都可以被的最小多项式整除
证明
设是的最小多项式,是的任意一个零化多项式,则有
其中 或
表示多项式的次数(最高项的次数)
依据上式,有
因为,得到
当时,,说明可以被整除
这里的0是数字零
这里的0是矩阵零
时,是一个关于的多项式,不一定是0,这里需要讨论
当时,若
因为
所以得到一个次数比还低的零化多项式,产生矛盾
所以,一定等于0
综上,阶方阵的任意零化多项式都可以被的最小多项式整除,记作
定理3.4.2
的最小多项式是惟一的
证明
一般证明惟一性时,可以先假设同时存在两个满足条件的事例,然后证明二者相等即可
依据题意,假设都是的最小多项式
由定理3.4.1 可知
都可以相互被整除
即
将上述第二个式子代入第一个式子得到
第一个式子代入第二个式子同样得到
结合 都可以相互被整除且都为首一多项式,可以得到
综上,的最小多项式是惟一的
定理3.4.3
的最小多项式的根是的特征根
反之,的特征根必是的最小多项式的根
证:的最小多项式的根是的特征根
设是的最小多项式,是的特征多项式,其中
若是的根,则
由定理3.4.1,有
因为,所以有
说明也是的特征根
证:的特征根必是的最小多项式的根
设是的特征根,是其对应的特征向量,则有
进而可得
…
推出
又,所以
说明是的根
推论
若
则
其中
例题
分别求矩阵
的最小多项式
解答
1)求的最小多项式
由推论可知
可能是或者
因为
所以
2)求的最小多项式
依据推论
可能是这四种情况
因为
所以的最小多项式
定理3.4.4
标签:13,Cayley,多项式,定理,最小,Machine,3.4,零化,Hamliton From: https://blog.51cto.com/u_15939722/7026022