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线性代数 · 第五章 特征值与特征向量 · 5.4 实对称矩阵的相似对角化

实对称矩阵的正交对角化

实对称矩阵总能用一组标准正交特征向量对角化,这是二次型化简的重要基础。

若实矩阵 A 满足 ,则 A 的特征值都为实数;属于不同特征值的特征向量彼此正交。经过适当选择和归一化,可构造正交矩阵 Q,使 。这里 ,对角元是 A 的特征值。

开始自测

学完要会什么

能按照本页的图解路径说明“实对称矩阵的正交对角化”的判断顺序,并完成一道基础的概念或计算题。

做题前先检查

  • 先明确题目研究的对象与符号,避免把“实对称矩阵的正交对角化”和相近概念混用。
  • 需要计算时,先确认本页的核心公式或定义:实对称:AT=A。
  • 最后复核一个高频易错点:把任意实矩阵都当成可以正交对角化。

先回忆,再看答案

用三个问题检查是否真的理解

1. 实对称矩阵的特征值有什么保证?

提示:不会跑到复数里。

2. 不同特征值对应的特征向量有什么关系?

提示:对称性带来垂直。

3. 正交对角化中的 P 有什么特别?

提示:逆不必另算。

关键公式

  • 实对称:
  • 正交矩阵:
  • 正交对角化:

常见易错点

  • 把任意实矩阵都当成可以正交对角化
  • 忘记正交对角化的前提是实对称矩阵
  • 把不同特征值对应特征向量正交,误读成所有特征向量自动正交