實二階方陣的特徵值與非零特徵向量
特徵向量須非零;候選特徵空間核含零向量,實二階矩陣可沒有實特徵值。
mko-eigenvalue · definition · v0.10.0
數學敘述
對2×2實矩陣 M,實數 λ 是特徵值當且僅當存在非零 v∈R² 使 Mv=λv。本輪採非零特徵向量慣例;候選 λ 的核 Kλ={v:Mv=λv} 仍包含零向量,即使 λ 並非特徵值。互異實特徵值是 λ²−tr(M)λ+det(M)=0 的互異實根。
代表公式(精確 TeX)
E(M)
成立條件
- 全程在實數域與二階方陣,不聲稱每個實矩陣都有實特徵值。
- 候選 eigenpair 題允許零向量輸入,但答案須否;kernel membership 題則允許並接受零向量。
- 判別式 Δ=tr(M)²−4det(M) 為負、零、正時,互異實特徵值數分別為0、1、2;不把重根按代數重數算兩個。
符號作用域
E— 本輪實特徵值摘要M— 2×2實方陣
直觀、定義與常見誤解
Mv=λv 對 v=0 自動成立,不能用它讓每個 λ 都成為特徵值。非零向量條件與核會員條件須分開。
對角矩陣 diag(a,d) 的互異實特徵值集合是 {a,d};a=d 時只列一次。這不聲稱重數、特徵基底或 Jordan 結構已建立。
對一般實二階矩陣只精確算判別式與互異根數;正判別式可以不是完全平方,仍有兩個互異實根,無須用浮點值輸出根。本輪不做一般對角化或複數譜。
把零向量當特徵向量、把核中有零向量當成特徵值存在,或把二重根算成兩個互異值。
已採用的推導導讀
二階實矩陣的特徵值:特徵多項式、判別式與非零特徵向量原始 MKO 保留;導讀有自己的追加式修訂與驗證界線,不代表新 Lean 證明。
前置知識
- 矩陣表示的實平面線性映射 — Mv 的線性模型。
- 實二階方陣的行列式 — 特徵多項式的常數係數。
- 一元實二次方程式 — 互異實根與判別式切片。
驗證界線
實二階整數切片可重算;一般譜、對角化、代數重數及特徵空間理論仍未附形式 Evidence。
not_formalized
這不表示內容錯誤;只表示尚未登錄可重播的計算或形式證據。
下一個義務
依固定版 Module.End.HasEigenvector/eigenspace 綁定非零條件及2×2特徵多項式橋;保留實根論域。
同源結構化資料
本頁與互動版共用同一個物件與既有語言 edition;未新增證明或人工審定。
原始 MKO JSON · 純文字 Markdown