矩阵正交对角化与相似对角化的讨论

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  摘 要: 如果实矩阵正交相似于对角阵,必然相似于对角阵.反之,如果矩阵相似于对角阵,却不一定正交相似于对角阵.通过施密特正交化的方法,得到正交阵的列向量,不能保证仍旧是矩阵的特征向量,从而矩阵相似于对角阵不一定正交相似于对角阵.
  关键词: 正交阵 相似 对角化
  一、引言
  定理3[2]实矩阵A,如果A的特征值是实数,则A正交对角化的充要条件是A为正规矩阵.
  如果矩阵A为复矩阵,则称矩阵A可酉相似对角化.对于复矩阵,有以下结论.
  定理4[3]复矩阵可酉相似对角化的充要条件是矩阵为正规矩阵.
  三、结论
  可对角化的矩阵有个线性无关的特征向量.这些特征向量的线性组合中,当且仅当它们对应于矩阵的同一个特征值时,其线性组合能保持是矩阵的特征向量.当矩阵对应于不同特征值的特征向量满足彼此正交时,则由施密特正交化后的向量仍旧是矩阵的特征向量.满足这一性质的矩阵,当且仅当它是一个正规矩阵.从而相似对角化不一定正交对角化.
  通过讨论,澄清了相似对角化与正交对角化的关系,并且对于可相似对角化的矩阵,分析得出了它可以可正交对角化的条件.
  参考文献:
  [1]北京大学数学系几何与代数小组.高等代数(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2003.
  [2]程云鹏.矩阵论(第二版)[M].西安:西北工业大学出版社,2005.
  [3]徐仲,张凯院,陆全,等.矩阵论简明教程(第二版)[M].北京:科学出版社,2004.
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