相似矩阵迹相同

1 迹的定义

对于阶,其主对角线(从左上方至右下方的对角线)的元素之和称为迹(Trace),记作:

2 通过特征值求迹

若为阶的,则:

下面分步来证明:

        (1)的为:

可以观察出,的项只能产生于主对角线的乘积。因为主对角线乘积为:

根据二项式定理可得的系数为。

        (2)由于是该矩阵的,所以(的为:

容易观察出,它是关于的次多项式,其最高项的次数为,因此:

由于是该矩阵的,所以上式可改写为:

):

根据二项式定理可得的系数为。

        (3)的系数必然是相等的,所以结合(1)(2)的结论可知:

比如的为,那么有:

3 相似矩阵迹相同
若和是,则两者的迹相同。即:

需要分两步来证明:

        (1)假设和为两个阶,以及和,根据,它们还可以表示为:

那么根据,有:

  (2)若和是,结合上(1)的结论,有:

因此相似矩阵有相同的迹。

:

所以和是,此时显然有:

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马同学高等数学
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