有理标准形与模

由不变因子得到极小/特征多项式

不变因子不只是分类工具——它们让你几乎不费力就把极小多项式和特征多项式直接读出来。一旦你有了链 f1 | f2 | … | fk,算子最重要的两个多项式就摆在那里。

规则很干净。特征多项式是全部不变因子的乘积:charpoly = f1 f2 … fk(其次数因而是维数 n,因为各次数相加)。极小多项式是那个最大的不变因子:minpoly = fk。fk 能被其余所有整除,正是它零化每个循环零件、从而零化整个 V 的原因。

这让几条经典事实变得透明。极小多项式整除特征多项式(fk 整除乘积)——这就是凯莱-哈密顿定理,一眼读出。极小与特征多项式有相同的不可约因子(fk 里的每个素因子也出现在乘积中),解释了它们为何共享相同的根,即特征值。而算子是循环的(无亏的),当且仅当只有一个不变因子,即 minpoly = charpoly。

一个值得点明的微妙处:极小与特征多项式本身一般并不决定相似类——它们只钉住最大的不变因子和总次数。要知道一切,你需要完整的链 f1、…、fk。两个不相似的算子可以共享极小和特征多项式,却在中间的因子上不同。

f1 = x-1, f2 = (x-1)^2 => minpoly = (x-1)^2, charpoly = (x-1)^3

最大的不变因子是极小多项式;所有因子的乘积是特征多项式。

“极小+特征不足以决定”的最小反例出现在四维:给出因子排布 (x)、(x)、(x^2) 与另一种排布,它们共享乘积和最大因子,却在链上不同。

又称
reading minpoly and charpoly off the invariant factors