例2.3:Jordan 剪切链求矩阵幂

原题

已知

求。

解析

这题不能走相似对角化,因为它只有一条特征方向。更自然的拆法是:

先看的作用:,所以,于是二项式只保留到二次项:,代入得

也可以从反复作用理解。把变成,连续做次后,始终不变,每次加一个,所以;而每次累加当时的,所以

这正好对应矩阵的三列。

我疑惑的地方

这题看起来像“矩阵幂题”,但真正的分叉点是:特征方向够不够。若够,就走对角化;若不够,就看能否拆成,再利用。

下次遇到怎么办

  • 看到上三角且对角线全相同,先想到。
  • 看到是严格上三角矩阵,检查。
  • 看到矩阵幂里出现,把它理解成剪切反复累计。

更高层次的见解

Jordan 块不是“对角化失败的残次品”,而是另一种非常清楚的空间动作:沿一条链逐层拖拽。对角化讲的是独立缩放,Jordan 块讲的是累积剪切。

链接