Toggle menu
309,3 tis.
61
18
533,2 tis.
Hrvatska internetska enciklopedija
Toggle preferences menu
Toggle personal menu
Niste prijavljeni
Your IP address will be publicly visible if you make any edits.

Slična matrica

Izvor: Hrvatska internetska enciklopedija

U matematici, posebice linearnoj algebri, za dvije kvadratne matrice A i B istog reda n kažemo da su slične matrice ako je

A = S−1BS

za neku invertibilnu matricu S reda n.

Ekvivalentno, dvije matrice A i B su slične ako su to matrice jednog istog linearnog preslikavanja nekog vektorskog prostora V u odnosu na dvije njegove baze A i B, redom. Pritom je A = S−1BS za matricu S = SAB promjene koordinata pri prelasku s baze A na bazu B.

Slične matrice nisu "slične" u laičkom smislu — one mogu izgledati naizgled posve različito, kao što i to što se neke dvije matrice razlikuju možda tek u nekoliko elemenata ne govori ništa o njihovoj sličnosti.

Sličnost matrica je relacija ekvivalencije. Jedno od osnovnih pitanja kojima se bavi linearna algebra jest pronalaženje, za danu matricu A, u izvjesnom smislu što "jednostavnije" matrice B slične matrici A. Matrice slične nekoj dijagonalnoj matrici nazivaju se dijagonalizabilne (ponegdje dijagonabilne) matrice; dokazuje se da su takve, na primjer, sve n × n matrice sa n različitih svojstvenih vrijednosti, ali i neke druge. S druge strane, svaka kompleksna matrica ima jedinstvenu Jordanovu normalnu formu, koja joj je slična; općenito, svaka matrica nad bilo kojim poljem F slična je točno jednoj matrici u Jordanovoj normalnoj formi nad algebarskim zatvorenjem F~ i dvije matrice su međusobno slične ako i samo ako su njihove Jordanove forme identične (do na redoslijed blokova). Od interesa su i drugi kanonski oblici matrica.

Sličnost ne ovisi o polju: ako je L polje koje sadrži neko potpolje K, tada su dvije matrice A i B nad K slične kao matrice nad K ako i samo ako su slične kao matrice nad L.

Posebice, kažemo da su matrice permutacijski slične ako se matrica S može izabrati tako da bude permutacijska, unitarno slične ako se S može izabrati da bude unitarna, itd. Prema spektralnom teoremu je svaka normalna matrica unitarno slična dijagonalnoj; posebice je svaka realna simetrična matrica ortogonalno i svaka hermitska matrica unitarno dijagonalizabilna.

Preslikavanje X → S−1XS, konjugacija u smislu teorije grupa u linearnoj grupi GLn inverzibilnih n × n matrica, se naziva preslikavanjem sličnosti i automorfizam je algebre Mn svih n × n matrica. Ako je A = S−1BS, tada je

f(A) = S−1f(B)S

za bilo koji polinom, ili općenito bilo koju funkciju f analitičku na domeni u kompleksnoj ravnini koja sadrži sve svojstvene vrijednosti matrice A. Posebno, ako je A dijagonalizabilna i B = diag( λ1, λ2, ... λn ) njoj slična dijagonalna matrica, tada su svi stupnjevi matrice A dani jednostavnom formulom

At = S−1 diag( λ1t, λ2t, ... λnt ) S.

Ovaj se rezultat koristi pri rješavanju linearnog diskretnog dinamičkog sustava xt + 1 ) = A x(t), čije je rješenje x(t) = At x(0). Analogno, slične dijagonalne matrice pomažu u rješavanju sustava linearnih diferencijalnih jednadžbi, odnosno neprekidnog dinamičkog sustava. Pomoću iste formule se numerički brzo i precizno izračunava dominantna svojstvena vrijednost (svojstvena vrijednost najveće apsolutne vrijednosti).

Slične matrice imaju jednak rang, defekt, determinantu, trag, karakteristični i minimalni polinom, iste svojstvene vrijednosti s jednakim algebarskim kratnostima i dimenzijama odgovarajućih svojstvenih prostora. Rang linearnog preslikavanja je rang bilo koje od njegovih matrica (koje su međusobno slične, te tako sve imaju isti rang) - slično se mogu definirati i karakteristični i minimalni polinom linearnog preslikavanja, itd.