約當標準形
約當基
約當基是整個空間的一組基,在這組基下算子的矩陣就是它的約當形。它由一條接一條地排列約當鏈而成:把每條鏈從其特徵向量往上列出,對每條鏈、每個特徵值都這樣做,於是過渡矩陣 P(其列就是這些向量)給出 P^-1 A P = J。
具體地,逐個特徵值來構造。對每個特徵值 lambda,計算 (A - lambda*I)、(A - lambda*I)^2、... 的核,直到它們不再增大;維數之差告訴你每種長度的鏈各需多少條。然後從最高次的核中挑出能在較低次冪下存活的首廣義特徵向量,反覆作用 (A - lambda*I) 向下補全每條鏈。所有鏈的並集就是約當基。
P 的各列就是鏈向量,按鏈的次序排列。每條鏈內把 v_1(特徵向量)放最前,就得到標準的對角線上方為 1 的塊;這些塊在 J 中的分組方式,與 P 中的鏈一一對應。這才是實踐中真正「求出約當形」的辦法,而不只是斷言它存在。
要小心:約當基並不唯一——挑選首向量、以及在等長鏈之間混合,都有自由度。被唯一確定的是塊大小的多重集。所以不同的正確計算可能給出不同的 P,它們都把 A 共軛成同一個 J。
P = [ v_1 | v_2 | w_1 ], P^-1 A P = [lambda 1 0; 0 lambda 0; 0 0 mu]
各列是 lambda 的長度為 2 的鏈 (v_1,v_2) 與 mu 的長度為 1 的鏈 (w_1);P 把 A 化為約當形。
陷阱:挑選首向量時要確保它們在低次核的商空間中真正線性無關,否則鏈會相撞而無法成基。
又稱
另見