复习笔记Day117:exp(A)的一种计算方法 微速讯

来源:哔哩哔哩时间:2023-03-15 02:07:17

这几天帮一个物理专业的网友解决了一个简单的数学问题,我觉得还蛮有意思的,就写上来了,他的原始问题是:方程的解,在不考虑辐角的情况下是否唯一,其中为阶矩阵,是要求解的矩阵。这里的不考虑辐角可以认为是的特征值的虚部属于

我把原始问题稍微修改了一下,改成了如下问题,大家在看解答之前可以先自己试着做一下

117.1假设的极小多项式为


(相关资料图)

解答以下问题

(1)多项式满足

等价于

(2)设是二阶矩阵,求解方程

(1)设,其中为的若当标准型,那么属于特征值的若当块中,大小最大的为,而,现在对每一块若当块,来计算,考虑在处的泰勒展开

其中为的特征值,带入可得

从而

(2)从第一问的证明中不难得到,要找到一个多项式满足,只需要

就好了,这实际上就是一个赫米特插值问题,而赫米特插值问题是适定的,也就是说赫米特插值的解是存在唯一的,接下来设有两个特征值(可以相同),那么根据的情况,计算可得如下结果

1.若有两个相同的特征值,且可对角化,此时也有两个相同的特征值,且可对角化,此时

2.若有两个不同的特征值,则也有两个不同的特征值,通过赫米特插值可以解得

3.若有两个相同的特征值,则也有两个不同的特征值,通过赫米特插值可以解得

至于标题里提到的计算(其实也可以计算其他矩阵函数,只要它是收敛的就好了)的方法,其实就是把矩阵的极小多项式求出来后(这通常比求若当标准型,然后再把对应的求出来要简单吧),然后再做赫米特插值

明天应该就能看完数理统计部分了,不过比较繁琐的知识都被我跳过了,里面的思想其实是比较简单的

这个问题我竟然想了这么久,一开始我甚至还试图找到反例···我真的是数学系的学生吗?

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