Что такое собственный вектор? + Пример

Что такое собственный вектор? + Пример
Anonim

Ответ:

Если вектор # V # и линейное преобразование векторного пространства # A # такие, что #A (v) = k * v # (где постоянная # К # называется собственное значение), # V # называется собственный вектор линейного преобразования # A #.

Объяснение:

Представьте линейное преобразование # A # растяжения всех векторов с коэффициентом #2# в трехмерном пространстве. Любой вектор # V # будет преобразован в # 2v #, Следовательно, для этого преобразования все векторы собственные векторы с собственное значение из #2#.

Рассмотрим поворот трехмерного пространства вокруг оси Z на угол # 90 ^ о #, Очевидно, что все векторы, кроме тех, которые расположены вдоль оси Z, изменят направление и, следовательно, не могут быть собственные векторы, Но эти векторы вдоль оси Z (их координаты имеют вид # 0,0, г #) сохранит свое направление и длину, поэтому они собственные векторы с собственное значение из #1#.

Наконец, рассмотрим поворот на # 180 ^ о # в трехмерном пространстве вокруг оси Z. Как и раньше, все векторы длинной оси Z не будут меняться, поэтому они собственные векторы с собственное значение из #1#.

Кроме того, все векторы в плоскости XY (их координаты имеют вид # Х, у, 0 #) изменит направление на противоположное, сохранив при этом длину. Поэтому они также собственные векторы с собственные из #-1#.

Любое линейное преобразование векторного пространства может быть выражено как умножение вектора на матрицу. Например, первый пример растяжения описывается как умножение на матрицу # A #

| 2 | 0 | 0 |

| 0 | 2 | 0 |

| 0 | 0 | 2 |

Такая матрица, умноженная на любой вектор # V = {х, у, г} # будет производить # А * у = {2x, 2y, 2z} #

Это, очевидно, равно # 2 * v #, Итак, мы имеем

# A * v = 2 * v #, что доказывает, что любой вектор # V # является собственный вектор с собственное значение #2#.

Второй пример (вращение по # 90 ^ о # вокруг оси Z) можно описать как умножение на матрицу # A #

| 0 | -1 | 0 |

| 1 | 0 | 0 |

| 0 | 0 | 1 |

Такая матрица, умноженная на любой вектор # V = {х, у, г} # будет производить # А * у = {- у, х, г} #, который может иметь то же направление, что и исходный вектор # V = {х, у, г} # только если # Х = у = 0 #, то есть если исходный вектор направлен вдоль оси Z.