特徵理論與對角化

矩陣或算子的譜,就是它全部特徵值構成的集合——所有使 A - lambda I 不可逆的數 lambda 的集合。可把它看作算子的指紋:它沿各特殊方向所施加的伸縮因子的精確清單。

在有限維中,譜是一個有限集,記作 spec(A) 或 sigma(A)。它恰好由特徵多項式的根組成。注意譜是一個集合,因而忽略重數:矩陣 [3, 0; 0, 3] 和單獨的數 3 的譜都是 {3},儘管前者是 2x2 的。

在無窮維中,譜一詞的含義遠為豐富:算子可能既不可逆、卻又不帶任何特徵向量。那裡譜分裂為點譜、連續譜與剩餘譜。眼下在有限維中,譜 = 特徵值——但請把這層更廣的含義揣在身上,留待算子專題。

spec([2, 0, 0; 0, 2, 0; 0, 0, 5]) = {2, 5}

對角線上有兩個元素相等,但譜是集合,故 2 只列出一次。

當特徵值連同其代數重數一併列出(成為多重集而非集合)時,所得有時稱為「帶重數的譜」。樸素的譜則是其底層集合。

又稱
set of eigenvaluespoint spectrum