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特徵多項式求法

特徵多項式線性代數中的一個重要概念,用於描述線性變換或線性方程組中矩陣的特徵值。求特徵多項式的方法主要涉及矩陣的行列式和特徵值。以下是求特徵多項式的步驟:

定義特徵多項式:對於矩陣 \(A\) 的特徵多項式 \(f(\lambda)\),定義為 \(f(\lambda) = \det(A - \lambda I)\),其中 \(I\) 是單位矩陣,\(\lambda\) 是特徵值。

計算行列式:通過計算 \(A - \lambda I\) 的行列式來找到特徵多項式。這通常涉及到將矩陣 \(A\) 的元素替換為 \(\lambda\) 對應的元素,然後使用行列式計算方法(如拉普拉斯展開)來找到行列式的值。

尋找特徵值:特徵多項式的根是矩陣 \(A\) 的特徵值,這些值對應於矩陣 \(A\) 的不變子空間或線性變換下的不變性質。

特徵多項式的性質:特徵多項式是 \(A\) 的所有特徵值的生成多項式,其係數與矩陣 \(A\) 的性質有關,如矩陣的和行列式值。

套用示例:考慮一個 \(2 \times 2\) 矩陣 \(A = \begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix}\),其特徵多項式為 \(f(\lambda) = \det(A - \lambda I) = \begin{vmatrix} a - \lambda & b \\ c & d - \lambda \end{vmatrix} = (a - \lambda)(d - \lambda) - bc\)。這個多項式的根是矩陣 \(A\) 的特徵值。

通過上述步驟,可以有效地求出矩陣的特徵多項式,進而分析矩陣的性質和特徵值。