高等代数北大版课件7.9最小多项式.ppt

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2线性变换的运算,3线性变换的矩阵,4特征值与特征向量,1线性变换的定义,6线性变换的值域与核,8若当标准形简介,9最小多项式,7不变子空间,小结与习题,第七章线性变换,5对角矩阵,7.9最小多项式,一、最小多项式的定义,二、最小多项式的基本性质,7.9最小多项式,7.9最小多项式,由哈密尔顿凯莱定理，,是A的特征多项式，则,因此，对任定一个矩阵，总可以找到一个,多项式使,多项式以A为根.,引入,本节讨论，以矩阵A为根的多项式的中次数最低的,那个与A的对角化之间的关系.,此时，也称,7.9最小多项式,一、最小多项式的定义,定义：

设在数域P上的以A为根的多项,为A的最小多项式.,式中，次数最低的首项系数为1的那个多项式，称,7.9最小多项式,二、最小多项式的基本性质,证：

设都是A的最小多项式.,由带余除法，可表成,其中或,于是有,7.9最小多项式,由最小多项式的定义，,即，,同理可得，,又都是首1多项式,故,7.9最小多项式,2.（引理2）设是矩阵A的最小多项式，则,以A为根,证：

充分性显然，只证必要性,由带余除法，可表成,其中或,于是有,7.9最小多项式,由最小多项式的定义，,由此可知：

若是A的最小多项式，则整除任何一,个以A为根的多项式，从而整除A的特征多项式.即,7.9最小多项式,例1、数量矩阵kE的最小多项式是一次多项式,特别地，单位矩阵的最小多项式是；,零矩阵的最小多项式是.,反之，若矩阵A的最小多项式是一次多项式，则,A一定是数量矩阵.,例2、求的最小多项式.,7.9最小多项式,解：

A的特征多项式为,又,A的最小多项式为,7.9最小多项式,证：

设矩阵A与B相似，分别为它们的,最小多项式.,由A相似于B，存在可逆矩阵T,使,从而,也以B为根，,同理可得,从而,又都是首1多项式，,7.9最小多项式,反之不然，即最小多项式相同的矩阵未必相似.,如：

的最小多项式皆为但A与B不相似.,注：

即,所以，A与B不相似.,7.9最小多项式,5.（引理3）设A是一个准对角矩阵,并设的最小多项式分别为.,则A的最小多项式为的最小公倍式.,证：

记,首先，,即A为的根.,7.9最小多项式,所以被A的最小多项式整除.,则,从而,其次，如果,从而,故为A的最小多项式.,7.9最小多项式,若A是一个准对角矩阵,且的最小多项式为,则A的最小多项式是为,推广：

特别地，若两两互素，即,则A的最小多项式是为,7.9最小多项式,6.（引理4）级若当块,的最小多项式为,证：

J的特征多项式为,7.9最小多项式,而,的最小多项式为,7.9最小多项式,6.（定理13）与对角矩阵相似,的最小多项式是P上互素的一次因式的积.,证：

由引理3的推广，必要性显然.只证充分性.,根据矩阵与线性变换之间的对应关系，,设V上线性变换在某一组基下的矩阵为A，,则,则的最小多项式与A的最小多项式相同,设为,7.9最小多项式,若为P上互素的一次因式的乘积：

则,其中,（此结论的证明步骤同定理12）,把各自的基合起来就是V的一组基.,从而A相似于对角矩阵.,特征向量.,所以,在这组基下的矩阵为对角矩阵.,在这组基中，每个向量都属于某个，即是的,7.9最小多项式,8.与对角矩阵相似,的最小多项式没有重根.,练习：

求矩阵的最小多项式.,7.9最小多项式,又,的最小多项式为,解：

的特征多项式,而,