求下列矩阵的特征值与特征向量A=[1,-2,-4;-2,4,-2;-4,-2,1]
时间: 2024-02-29 12:56:36 浏览: 188
求矩阵的特征值与特征向量
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要求矩阵A的特征值和特征向量,可以按照以下步骤进行:
1. 求解矩阵A的特征多项式:det(A-λI),其中I是单位矩阵,λ是一个待求的常数。
det(A-λI)=|1-λ,-2,-4;-2,4-λ,-2;-4,-2,1-λ|
=(1-λ)|4-λ,-2;-2,1-λ|+2|-2,-4;-4,1-λ|
=(1-λ)[(4-λ)(1-λ)-(-2)(-2)]+2[(-2)(1-λ)-(-4)(-2)]
=(1-λ)(λ^2-6λ-7)-16
=λ^3-7λ^2-8λ+1
2. 求解特征多项式的根,即矩阵A的特征值。
将特征多项式化简为(λ-1)(λ-4)(λ+1),所以矩阵A的特征值为1,4和-1。
3. 求解每个特征值对应的特征向量。
对于特征值λ=1,解方程组(A-λI)x=0得到:
|0,-2,-4;-2,3,-2;-4,-2,0|x=|0|
化简得到x1=2x2+2x3,其中x2和x3是自由变量。因此,特征向量可以表示为:
v1=[1;0;-1]
对于特征值λ=4,解方程组(A-λI)x=0得到:
|-3,-2,-4;-2,0,-2;-4,-2,-3|x=|0|
化简得到x1=-x2-x3,其中x2和x3是自由变量。因此,特征向量可以表示为:
v2=[1;-2;1]
对于特征值λ=-1,解方程组(A-λI)x=0得到:
|2,-2,-4;-2,5,-2;-4,-2,2|x=|0|
化简得到x1=x2-x3,其中x2和x3是自由变量。因此,特征向量可以表示为:
v3=[1;1;-1]
因此,矩阵A的特征值为1,4和-1,对应的特征向量分别为v1=[1;0;-1],v2=[1;-2;1],v3=[1;1;-1]。
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