本章重点内容:
矩阵函数的定义和计算
矩阵函数的导数和积分:导数定义和性质、对矩阵变量的导数、矩阵函数的积分及其性质
利用矩阵函数求解线性常系数微分方程:一阶线性常系数微分方程、n阶线性常系数微分方程
首先补充一下最小多项式的求法


下面看一个例子





矩阵函数的计算分为四种方式:
首先来看利用Jordan标准型计算矩阵函数 ,但是计算量比较大



下面看到例题:

如果不清楚怎么求Joradn标准型和相似变换矩阵P的可以先看一下下面的网址


以上就是直接求出Jordan标准型的方法
下面我们看如何利用Jordan标准型来解决矩阵函数的问题



利用多项式表示求矩阵函数相较于Jordan标准型,可以减少计算量,不需要求解和


下面来看个例题



下面我们来看如何利用待定系数法求解矩阵函数



基本思想:找出矩阵方幂之间的关系,然后化简矩阵幂级数,求出矩阵函数的值。


不知道怎么求解相似对角化矩阵的可以看一下








常用的幂级数展开

对应的矩阵函数

显而易见的是,我们不喜欢上图右侧的计算方式,计算一个 A2 的计算复杂度都是 n3 级别的尤其还有A的更高幂,为了节省计算资源和计算方便,使用Jordan分解来计算幂级数。



下面我们看一道具体的例题
特征变量都是2,所以谱半径为2



有如下的性质:







下面看两个证明例题:











接下来我们看可导的定义:











函数向量的线性相关性:









对可导和积分的总结:







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