p(λ) = det(λI − A)特徵多項式
求 det(λI−A) 的零點;2×2 時用跡與行列式檢查係數。
eigenvalue calculator
特徵多項式
特徵向量與特徵空間
重複特徵值
輸入方陣,取得特徵多項式、特徵值、特徵向量及重根與複數根的 AI 講解,並檢查 Av = λv。 保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。
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輸入方陣,取得特徵多項式、特徵值、特徵向量及重根與複數根的 AI 講解,並檢查 Av = λv。
p(λ) = det(λI − A)求 det(λI−A) 的零點;2×2 時用跡與行列式檢查係數。
(A − λI)v = 0求 (A−λI)v=0 的非零解;非零倍數表示相同方向。
1 ≤ dim Eλ ≤ mλ代數重數未必等於特徵空間維度,仍需解零空間。
A = PDP⁻¹實矩陣可能有複特徵值;對角化需要足夠的線性獨立特徵向量。
方法
保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。
A ∈ ℝⁿˣⁿ每組方括號是一橫列,保留負號與分數;解方程組還需右端向量。
det(A − λI) = 0寫明要找的結果、指定方法,以及在實數或複數範圍內計算。
v ∈ ker(A − λI), v ≠ 0對照原矩陣檢查每次列運算、符號與自由變數。
Av − λv = 0將結果代回原式;逆矩陣檢查乘積,特徵向量檢查 Av = λv。
保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。
公式速查
保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。
特徵對
Av = λv, v ≠ 0求 (A−λI)v=0 的非零解;非零倍數表示相同方向。
2×2 特徵多項式
p(λ) = λ² − tr(A)λ + det(A)求 det(λI−A) 的零點;2×2 時用跡與行列式檢查係數。
和與積
Σλᵢ = tr(A); ∏λᵢ = det(A)λ₁, …, λₙ; 代數重數未必等於特徵空間維度,仍需解零空間。
對角化
AP = PD實矩陣可能有複特徵值;對角化需要足夠的線性獨立特徵向量。
例題
保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。
例題 1
Av = λv; A = [[3,1],[0,2]]分別求兩個特徵空間並驗算特徵對。
結果: λ = 3: E₃ = span{[1,0]}; λ = 2: E₂ = span{[−1,1]}
驗算: A[1,0] = 3[1,0]; A[−1,1] = 2[−1,1]
例題 2
Av = λv; A = [[2,1],[0,2]]二重根只有一個獨立特徵向量,不能對角化。
結果: λ = 2; dim E₂ = 1; A ≠ PDP⁻¹
驗算: A[1,0] = 2[1,0]; 2+2 = 4; 2·2 = 4
例題 3
Av = λv; A = [[0,−1],[1,0]]旋轉矩陣沒有實特徵值,但有兩個複特徵值。
結果: ℂ: λ = ±i; Eᵢ = span{[1,−i]}, E₋ᵢ = span{[1,i]}
驗算: A[1,−i] = [i,1] = i[1,−i]; i+(−i) = 0; i(−i) = 1
保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。
行列式與特徵值要求方陣;乘法要求內部維度相等。
交換列、缩放列、餘因子展開都可能改變符號或數值。
代回原式檢查;求特徵向量時還要排除零向量。

