約當標準形

廣義特徵子空間與塊組

普通特徵子空間 ker(A - lambda*I) 往往太小——每個約當塊它只看到一個特徵向量。廣義特徵子空間彌補了這點:G_lambda = ker(A - lambda*I)^m,其中 m 足夠大(即 lambda 的指標)。它收集了 lambda 的所有鏈,故其維數等於 lambda 的代數重數。

關鍵的結構事實:整個空間是各廣義特徵子空間的直和,每個不同特徵值對應一個。每個 G_lambda 都是 A-不變的,且 A 限制到 G_lambda 上只有 lambda 一個特徵值;等價地,A - lambda*I 在那裡冪零。所以 G_lambda 正是屬於 lambda 的全部約當塊的家——那個特徵值的「塊組」。

這是從冪零情形通往一般定理的橋。先分解為廣義特徵子空間;在每個上 A - lambda*I 冪零,於是冪零約當定理給出 lambda 的塊;再跨特徵值重新組裝,便得完整的約當形。這個分解正是由部分分式/譜投影具體實現的那個分解。

與可對角化情形對照:A 可對角化,恰當每個廣義特徵子空間都與普通特徵子空間重合(每塊大小為 1)。差額 dim G_lambda 減去 dim ker(A - lambda*I),逐個特徵值地度量了 A 離可對角化有多遠。

C^n = G_{lambda_1} (+) G_{lambda_2} (+) ... (+) G_{lambda_s} [(+) = direct sum]

整個空間分解為廣義特徵子空間的直和,每個不同特徵值對應一個塊組。

dim G_lambda = 代數重數;dim ker(A - lambda*I) = 幾何重數 = lambda 的塊數。

又稱
generalized eigenspacespectral subspace广义特征空间廣義特徵空間