第 10 章 · 对角化让高次幂变简单

用特征向量坐标计算 Ak

同一个向量,先用特征向量当坐标轴表示;在这些坐标里,A 的第 k 次作用只是在两个方向上分别乘以 λ1k 与 λ2k

普通坐标中的轨迹

坐标平面会随轨迹自动缩放。

v1 方向 v2 方向 0 到 k 的轨迹 第 k 步
拖动绿色起点,或用右侧滑杆调整初始坐标。
初始普通坐标 x0 (2.00, 1.00)
特征向量坐标 c=P^-1x0 (1.96, -0.08)
第 k 步普通坐标 xk (2.00, 1.00)
第一步

换到特征向量坐标

P^-1 x0 = c = (1.96, -0.08)

绿色起点被写成 c1·v1 + c2·v2。此时坐标轴不再是水平和竖直,而是两条特征向量方向。

第二步

只按特征值幂缩放

D^k c = (λ1^k c1, λ2^k c2)

在特征向量坐标里没有方向混合;第一个坐标只看 λ1,第二个坐标只看 λ2。

第三步

换回普通坐标

xk = P D^k c

把缩放后的两个特征向量分量相加,就得到普通坐标平面中的第 k 步位置。

公式与轨迹同步

改变参数后,这里会显示主导方向和最近几步坐标。

A^k x0 = P D^k P^-1 x0

步数 j 特征向量坐标 D^j c 普通坐标 xj 本步观察