若尔当(约当/约旦)标准型的求解方法:
方法一:初等变换法
例:求矩阵 的若尔当标准型。
STEP1:求的初等因子
注:定理指出,矩阵的特征矩阵(
)一定可以通过初等变换化为上述标准型,称为
矩阵的标准型。初等因子:
矩阵的标准型对角线上次数大于0且首项为1的一次方幂。本例题中,初等因子为
,
。
注:虽然上述两个初等因子对应的特征值相同,但是代表两个不同的若尔当块。
STEP2:写出每个初等因子对应的若尔当块
初等因子对应的特征值为对应若尔当块对角线元素,初等因子的阶数为对应若尔当块的阶数。
对应的若尔当块为:
;
对应的若尔当块为:
STEP3:写出若尔当标准型
与
的顺序可以变,但一般按照初等因子的顺序。
方法二:求特征值法
例:求矩阵 的若尔当标准型。
STEP1:求矩阵的特征值
令
,解得
;
STEP2:求每个特征值的几何重数(相同特征值求一次即可)
几何重数:代表该特征值对应的若尔当块的个数;几何重数=特征矩阵的列数-rank(特征矩阵)。
本题中:
对应的几何重数=
=3-1=2。
STEP3:求每个特征值对应的若尔当块的最大阶数
设每个特征值对应的若尔当块的最大阶数为
,则
为使
成立的最小正整数。
引用
本题中,由于
为零矩阵,所以k=2,即
对应的若尔当块的最大阶数为2,所以
有两个若尔当块,一个一阶的,一个二阶的,即:
STEP4:写出若尔当标准型
与
的顺序可以变。
方法三:求Q矩阵(特征值均互异可用)
STEP1:求矩阵的特征值
STEP2:求矩阵的特征值对应的特征向量p1,p2,p3
STEP3:由特征向量组成Q矩阵
STEP4:求J
J=Q-1*A*Q