2019-2020年高二數(shù)學(xué)特征值與特征向量教案.doc
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2019-2020年高二數(shù)學(xué)特征值與特征向量教案 變換的不變量 (1)掌握矩陣特征值與特征向量的定義,能從幾何變換的角度說明特征向量的意義。 (2)會(huì)求二階方陣的特征值與特征向量(只要求特征值是兩個(gè)不同實(shí)數(shù)的情形)。 引例:根據(jù)下列條件試判斷M是否與共線: ⑴M= ,非零向量= ⑵ M= ,非零向量= ⑶M= ,非零向量a=, 解:⑴ M= ==3,所以M與共線。 ⑵ M= =,而與不共線。 即此時(shí)M與不共線。 ⑶M與共線。 二、特征向量與特征值 設(shè)二階矩陣A ,對(duì)于實(shí)數(shù)l,存在一個(gè)非零向量a,使得Aa=la,那么l稱為A的一個(gè)特征值,而a稱為A的屬于特征值l的一個(gè)特征向量。 幾何觀點(diǎn):特征向量的方向經(jīng)過變換矩陣A的作用后,保持在同一直線上。l>0方向不變;l<0方向相反;l=0,特征向量就被變換成零向量。 代數(shù)方法:特征多項(xiàng)式 例2 求初等變換矩陣的特征值與特征向量,并作出幾何解釋。 例3 求矩陣M= 的特征值和特征向量: 解:矩陣M的特征值滿足方程 =(+1)(-3)-(-)(-2)=2-2-8=0 解得,矩陣M的兩個(gè)特征值1=4,2=-2 ⑴設(shè)屬于特征值1=4的特征向量為,則它滿足方程:(1+1)x+(-2)y=0 即:(4+1)x+(-2)y=0 也就是 5x-2y=0 ,則可取為屬于特征值1=4的一個(gè)特征向量。 ⑵設(shè)屬于特征值1=-2的特征向量為,則它滿足方程:(2+1)x+(-2)y=0 即:(-2+1)x+(-2)y=0 也就是x+2y=0 則可取為屬于特征值2=-2的一個(gè)特征向量。 綜上所述:M= 有兩個(gè)特征值1=4,2=-2, 屬于1=4的一個(gè)特征向量為,屬于2=-2的一個(gè)特征向量為。 例3 已知:矩陣M= ,向量 = 求M3 解:由上題可知1 =,2 =是矩陣M= 分別對(duì)應(yīng)特征值1=4,2=-2的兩個(gè)特征向量,而1與2不共線。又==3+=31+2 ∴M3= M3(31+2)=3 M31+ M32 =3131+232=343+(-2)3 =192-8== 例4 已知M=,b=,試計(jì)算M50b 例5 自然界生物種群的成長受到多種條件因素的影響,比如出生率、死亡率、資源的可利用性與競爭、捕食者的獵殺乃至自然災(zāi)害等等。因此,它們和周邊環(huán)境是一種既相生又相克的生存關(guān)系。但是,如果沒有任何限制,種群也會(huì)泛濫成災(zāi)。現(xiàn)假設(shè)兩個(gè)互相影響的種群X,Y隨時(shí)間段變化的數(shù)量分別為{an},{bn},并有關(guān)系式,其中a1=6,b1=4,試分析20個(gè)時(shí)段后這兩個(gè)種群的數(shù)量變化趨勢。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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