约当标准形
约当基
约当基是整个空间的一组基,在这组基下算子的矩阵就是它的约当形。它由一条接一条地排列约当链而成:把每条链从其特征向量往上列出,对每条链、每个特征值都这样做,于是过渡矩阵 P(其列就是这些向量)给出 P^-1 A P = J。
具体地,逐个特征值来构造。对每个特征值 lambda,计算 (A - lambda*I)、(A - lambda*I)^2、... 的核,直到它们不再增大;维数之差告诉你每种长度的链各需多少条。然后从最高次的核中挑出能在较低次幂下存活的首广义特征向量,反复作用 (A - lambda*I) 向下补全每条链。所有链的并集就是约当基。
P 的各列就是链向量,按链的次序排列。每条链内把 v_1(特征向量)放最前,就得到标准的对角线上方为 1 的块;这些块在 J 中的分组方式,与 P 中的链一一对应。这才是实践中真正“求出约当形”的办法,而不只是断言它存在。
要小心:约当基并不唯一——挑选首向量、以及在等长链之间混合,都有自由度。被唯一确定的是块大小的多重集。所以不同的正确计算可能给出不同的 P,它们都把 A 共轭成同一个 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 的长度为 2 的链 (v_1,v_2) 与 mu 的长度为 1 的链 (w_1);P 把 A 化为约当形。
陷阱:挑选首向量时要确保它们在低次核的商空间中真正线性无关,否则链会相撞而无法成基。
又称
另见