引言随着现在科学技术的发展,在近代计算数学领域越来越需要引入矩阵,同时计算矩阵特征值就变成了一个比较重要的问题了。通过矩阵的分解简化矩阵,可以求出矩阵的特征值和特征向量。矩阵的分解中有一种很重要的分解是qr分解,francis利用矩阵的qr分解建立了计算矩阵特征值的qr方法,是计算一般中小型矩阵全部特征值最有效的方法之一。
对于一般矩阵或对称矩阵,首先用householder方法将a化为上hessenberg阵b或对称三对角阵,然后再用qr方法计算b的全部特征值。
目录。1.摘要2
分解的概念3
2.1定义。
2.2定理。
2.3证明
分解的实际求法。
1.摘要。分解的概念。
2.1定义。
如果实(复)非奇异矩阵a能化成正交(酉)矩阵q与实(复)非奇异上三角矩阵r的乘积,即。
a=qr2.1)
则称式(2.1)是a的qr分解。
2.2定理。
2.2.1任何实的非奇异n阶矩阵a可以分解成正交矩阵q和上三角矩阵r的乘积,且除去相差一个对角线元素之绝对值全等于1的对角矩阵因子d外,分解式(2.1)是唯一的。
2.2.2设a为m×n复矩阵(m≧n),且n阶列向量线性无关,则有a有分解式。
a=ur2.2)
其中u是m×n复矩阵,且满足 ,r是n阶复非奇异上三角矩阵,且除去相差一个对角元素的模全为1的对角矩阵因子外,分解式唯一。
2.3证明。
在这里我们给出定理2.2.1的证明。
设a的各列向量依次为,由于a非奇异,所以线性无关。将它们按照施密特正交法正交化,得到n个标准正交的向量,且。
这里为常数,写成矩阵形式有。b即。
q=ab其中。
是上三角矩阵,显然b可逆,而且也是上三角矩阵;由于q的各列标准正交,所以q为正交矩阵,从而有a=qr。
为了证明唯一性,设a有两种形如(2.3)的分解式。
其中q和q1都是正交矩阵,r和r1都是非奇异上三角矩阵,由式(2.3)得。
设。代入(2.4)并与单位矩阵相比较,得。
这表明d不仅是正交矩阵,而且还是对角线元素的绝对值全为1的对角矩阵。
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