矩阵第四章复习总结

不问归期 提交于 2019-12-06 21:48:59

 目标:学习特征值的估计、盖尔圆估计、Raleigh商三部分

一、特征值的估计

重点掌握是三个定理:

1)Schur不等式定理:


证明主要通过酉不变性来证明。

2)给出Hermite矩阵(特征值全为实数)和反Hermite矩阵(特征值为0或纯虚数)。


则Hirsch定理如下:


3)可以对特征值虚部做更小范围的限制:


二、Gerschgorin圆盘定理

1)矩阵A的所有特征值均在A的行盖尔圆里;均在A的列盖尔圆里;在两者的交集之中。

注意:由两个或两个以上的盖尔圆构成的连通部分,可能在一个盖尔圆中有两个或两个以上的特征值,而在另外一个或几个盖尔圆中没有特征值。

 

2)设n阶方阵A的n个盖尔圆盘中有k个圆盘并形成一个连通区域,且它与余下的n-k个圆盘都不相交,则在这个区域中恰好有k个特征值。

思考:这个定理能估计出k个特征值的范围,比如当n个盖尔圆互相独立时,根据该定理和实矩阵的共轭特征值具有成对出现性,那么n个盖尔圆里各有一个特征值。

 

3)n阶矩阵A的n个圆盘两两互不相交,则A相似于对角阵(单纯矩阵)。

4)设n阶实矩阵A的n个圆盘两两互不相交,则A的特征值全为实数。

5)特征值的精确估计问题:利用D^(-1)AD与A具有相同的特征值,适当选择D,降低特征值的估值范围。

 

行对角占优矩阵,列对角占优矩阵概念。  行严格对角占优矩阵,列严格对角占优矩阵概念。

性质:



三、Hermite矩阵特征值的变分特征


对应的定理,对Hermite矩阵计算特征值的新方法


即通过约束条件:长度为1,求出最大最小特征值。

该定理的证明主要分为三步:化标准型;酉变换长度保持不变;放缩法找条件极值

2)由上可知,最大最小特征值找到了,那中间的特征值呢?


即通过约束条件找中间特征值,一个从大到小找,一个从小到大找,用到了两次二次型化标准型。

 

关于Hermite矩阵A+B特征值估计问题,通过如下定理:


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