矩阵特征值是矩阵的重要参数之一。从前面的讨论可以看到,把矩阵对角化或者求矩阵的约当标准形、判别矩阵的收敛,以及矩阵函数的性质都与特征值有关。当矩阵的阶数高于五次时,没有求根公式,这个时候如果能够给出特征值的位置或者给出特征值的取值范围,会对解决问题有一定的帮助。
在自动控制理论中,系统的稳定性与特征值的实数部分的符号有关,如果实数部分为负,则系统稳定。因此通过矩阵本身的数值来给出特征值的范围就显得很重要。
特征值界的估计
前面讲到范数时曾经有:
即矩阵的谱半径小于任何一个矩阵的范数,而范数可以通过矩阵本身的数值来计算,不需要解方程。
下面给出特征值的估计。
则A 的特征值λ 满足:
- 推论:厄米特矩阵的特征值都是实数,反厄米特矩阵的特征值为零或者纯虚数。
且等式成立的充要条件是A 为正规矩阵。
特征值的包含区域
上一节给出了特征值大小的估计,这一节介绍一些判别矩阵特征值位置的方法。
Gerschgorin 盖尔圆定理
上述不等式在几何上是一个圆,即特征值落在一个圆中。
成立,由此得到:
特征值的隔离
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