约当标准形
约当链
约当链是生成一个约当块的那串向量。从一个特征向量出发,不断求解“向上一层”的方程:你搭起一架梯子 v_1, v_2, ..., v_k,算子把每一级推回到前一级(再加上 lambda 倍的自身)。这串相连的向量恰好是显出单个块的合适基底。
确切地说,对于特征值为 lambda 的 A,一条长度为 k 的约当链是向量 v_1, ..., v_k,满足 (A - lambda*I) v_1 = 0 且 (A - lambda*I) v_j = v_{j-1}(j = 2, ..., k)。最底部的 v_1 是真正的特征向量;其余的是广义特征向量,因为 (A - lambda*I)^j v_j = 0 但 (A - lambda*I)^{j-1} v_j != 0。开启整条链的向量 v_k 称为首(顶)广义特征向量。
在单条链张成的子空间上,按有序基 v_1, ..., v_k,算子的作用恰好等于单个约当块 J_k(lambda):A v_1 = lambda v_1,且 A v_j = lambda v_j + v_{j-1}。所以链与块是同一对象的两种视角——块是矩阵,链是基底。
实践中求链要从顶部往下做:先在 ker(A - lambda*I)^k 中取一个不被更低次幂消灭的向量,然后反复作用 (A - lambda*I),依次读出梯子的其余各级。把若干条独立的链堆叠起来,就得到完整的约当基。
(A - lambda*I): v_3 -> v_2 -> v_1 -> 0
一条长度为 3 的链:每个箭头是一次 (A - lambda*I) 的作用;特征向量 v_1 是链的终点。
次序要紧:把 v_1(特征向量)放在最前,得到超对角线上的 1;把链反过来则得到次对角线的约定。
又称
另见