矩阵的秩和特征值之间存在密切的关系,具体如下:
如果一个矩阵可以对角化,那么它的非零特征值的个数就等于矩阵的秩。
如果矩阵不可以对角化,这个结论就不一定成立。
方阵A不满秩等价于A有零特征值。
A的秩不小于A的非零特征值的个数。
在实际应用中,特征值和秩的关系可以用来解决许多问题。例如,在机器学习中,我们经常需要对数据进行降维,即把高维数据降低到低维空间中。这时,我们可以使用矩阵的秩来计算数据的维度,并使用特征值来计算数据的非线性变换。
定理1:n阶方阵A可相似对角化的充要条件是A有n个线性无关的特征向量。
定理2:设A为n阶实对称矩阵,则A必能相似对角化。
定理3:设A为n阶实对称矩阵,矩阵的秩r(A)=k,(0<k<n,k为正整数),则λ=0恰为A的n-k重特征值。
定理4:设A为n阶方阵,矩阵的秩r(A)=k,(0<k<n,k为正整数),则λ=0至少为A的n-k的重特征值。
定理5:设A为n阶方阵,矩阵的秩r(A)=k,(0<k<n,k为正整数),且A可相似对角化,则λ=0恰为A的n-k重特征值。
定理6:设A为n阶方阵,矩阵的秩rf(A)=k,(0<k<n,k为正整数),且A可对角化,则λ=0恰为f(A)的n-k重特征值。