对于一个线性变换$T$和它的特征根$\lambda$,如果存在非零向量$\mathbf{v}$满足$T(\mathbf{v})=\lambda \mathbf{v}$,则称$\mathbf{v}$为关于特征根$\lambda$的特征向量。
当特征多项式对应特征根$\lambda$重数大于1时,称之为重根。求解重根的特征向量可以使用如下的方法:
1. 首先,找到特征根$\lambda$对应的特征子空间。对于重根,特征子空间包含所有关于特征根$\lambda$的线性无关的特征向量。
2. 在特征子空间中选择一个向量$\mathbf{v}_1$。可以任意选择向量的分量,但要保证向量线性无关。
3. 将$\mathbf{v}_1$代入到方程$T(\mathbf{v})=\lambda \mathbf{v}$中,得到一组新的方程。将这组方程表示为矩阵形式$[T-\lambda I]\mathbf{v}=0$,其中$I$是单位矩阵。
4. 解这个齐次方程组$[T-\lambda I]\mathbf{v}=0$,得到一组解$\mathbf{v}_2, \mathbf{v}_3, ..., \mathbf{v}_k$。这组解就是关于特征根$\lambda$的特征向量。
总的来说,求解重根的特征向量需要先找到特征子空间,然后在该特征子空间中解齐次方程组,得到特征向量集合。其中特征子空间的维数等于特征根$\lambda$的重数。
实际计算时,可以利用矩阵的特征分解,将矩阵对角化,然后再计算特征子空间中的特征向量。特征分解可以通过求解特征值和特征向量的方法得到。
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