特征多项式

✍ dations ◷ 2025-04-26 12:57:44 #线性代数,矩阵论,多项式

在线性代数中,对一个线性自同态(取定基即等价于方阵)可定义其特征多项式,此多项式包含该自同态的一些重要性质,例如行列式、迹数及特征值。

F {\displaystyle \mathbb {F} } 为域(例如实数或复数域),对布于 F {\displaystyle \mathbb {F} } 上的 n × n {\displaystyle n\times n} 矩阵 A {\displaystyle A} ,定义其特征多项式为

这是一个 n {\displaystyle n} 次多项式,其首项系数为一。

一般而言,对布于任何交换环上的方阵都能定义特征多项式。

A {\displaystyle A} 为上三角矩阵(或下三角矩阵)时, p A ( t ) = i = 1 n ( t λ i ) {\displaystyle p_{A}(t)=\prod _{i=1}^{n}(t-\lambda _{i})} ,其中 λ 1 , , λ n {\displaystyle \lambda _{1},\ldots ,\lambda _{n}} 是主对角线上的元素。

对于二阶方阵,特征多项式能表为 p A ( t ) = t 2 t r ( A ) t + det ( A ) {\displaystyle p_{A}(t)=t^{2}-\mathrm {tr} (A)t+\det(A)} 。一般而言,若 p A ( t ) = t n + a n 1 t n 1 + + a 0 {\displaystyle p_{A}(t)=t^{n}+a_{n-1}t^{n-1}+\ldots +a_{0}} ,则 a 0 = ( 1 ) n det ( A ) {\displaystyle a_{0}=(-1)^{n}\det(A)} a n 1 = t r ( A ) {\displaystyle a_{n-1}=-\mathrm {tr} (A)}

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