有理標準形與模
有理形與約當形
有理標準形與約當標準形是同一台機器的兩種輸出,區別只在於用哪種貨幣結算。RCF 由不變因子和友矩陣塊搭成,在任意域上都行;JCF 由初等因子搭成,只活在使特徵多項式完全分解的域上(代數閉域,或至少分裂域)。
順著模的圖景走一遍。結構定理給 V 兩種描述:不變因子形式給出 RCF 的友矩陣塊,而初等因子形式在分裂域上給出塊 (x - lambda)^e。每個這樣的塊就是特徵值 lambda 處一個 e 階約當塊。所以初等因子與約當塊字面上是同一份數據;一旦特徵值存在,JCF 就是圍繞它們重組的 RCF。
實際權衡:當你有特徵值時 JCF 更透明——你直接讀出諸 lambda,而矩陣的冪、指數、函數在近對角塊上都好算。RCF 更穩健——它從不離開基域,從不需要開根,因而是 Q、有限域或任何你拒絕擴域時的正確工具。
一個乾淨的把握方式:在 C 上兩種形式攜帶完全相同的資訊,可以自由互換。在 R 或 Q 上,JCF 可能根本不存在(想想沒有實特徵值的旋轉),而 RCF 總存在。當實矩陣有複特徵值時,它的 RCF 用一個二次友矩陣塊,而 JCF 本會需要一個複的 2x2 約當塊。
rotation by 90 deg: RCF = [0, -1; 1, 0] over R; JCF = diag(i, -i) only over C
實的 90 度旋轉沒有實特徵值:在 R 上 RCF 是一個 2x2 友矩陣塊,而對角的約當形只有擴到 C 後才存在。
助記:RCF 說多項式(不變因子),JCF 說特徵值(初等因子)。同一條定理,兩種方言——後者只在譜分裂後才可用。
又稱
另見