Комплексно сопряженные собственные значения
12. Если доминирующие собственные значения действительной матрицы суть комплексно сопряяенная пара и то итерированные векторы не сходятся. В самом деле, если
суть соответствующие собственные векторы, то произвольный вещественный вектор представим в виде
Следовательно, имеем
где
Компоненты по
обязательно исчезнут, но если положить
то ясно из (12.2), что ни ни
не стремятся к пределу. Если мы обозначим
компоненту
через равенство (12.2) даст
и, следовательно, компоненты
осциллируют.
Если
и суть корни уравнения
то
или
и, следовательно, обязательно любые три последовательные итерации будут линейно зависимыми. С помощью метода наименьших квадратов мы можем определять последовательные приближения
для
Имеем
Если
и стремятся к пределам
то и можно сосчитать из соотношений
13. Так как
и определяются из алгебраического уравнения, они плохо определяются по коэффициентам
если корни близки, т. е. если
мала. Можно было бы подумать, что потеря точности в собственных значениях соответствует плохой обусловленности исходной задачи, но это не обязательно верно.
Рассмотрим, например, матрицу
Собственные значения ее равны
и можно легко проверить, что они сравнительно нечувствительны к малым возмущениям элементов А. Однако характеристическое уравнение
имеет корни, весьма чувствительные к независимым изменениям коэффициентов. Следовательно, даже сравнительно точно определенные по методу § 12 р и q будут давать плохое значение для мнимой части собственного значения. В этом случае уравнения (12.8) заведомо плохо обусловлены.
Это хорошо иллюстрируется матрицей (13.1). Так как она второго порядка, то за
мы можем взять любой вектор. Если мы возьмем
то получим, работая с 4 десятичными знаками
Так как здесь лишь две компоненты,
определяются единственным образом, и мы имеем
что дает
Точные вычисления, конечно, дают
точно. Значения
из (13.3) бесполезны для определения