5.5.1 广义特征值问题
标准的特征值问题形如下式:
Au=λu (5-104)
其中,A为已知方阵,u为未知非零向量,λ为未知常数。使上式成立的λ称为特征值,相应的向量u称为特征向量。可用Matlab的eig函数求解上述问题的特征值和特征向量,调用形式为eig(A)。
而广义特征值问题的形式为:
Au=λBu (5-105)
其中,A和B为已知方阵,u为未知非零向量,λ为未知常数。使上式成立的λ称为特征值,相应的向量u称为特征向量。若方阵B可逆,广义特征值问题可化为式(5-104)的形式,即:
B-1 Au=λ u (5-106)
但这么做既不简单也不实用,况且方阵B也未必是可逆的。求解广义特征值问题通常选用QZ法(QZ method),在Matlab中的调用形式为eig(A,B)。以下面的特征值问题为例:(https://www.daowen.com)
u′′=λxu,-2<x<2,u(±2)=0 (5-107)
用N+1维向量u(N+1)×1代表函数u(x)在区间[-2,2]上的切比雪夫点x=(x0,x1,…,xN)T处的取值,删去其首尾元素得到N-1维向量
。则式(5-107)的矩阵形式为:

对于这样的广义特征值问题,求解代码如下:
程序5-27

程序输出了前9个正特征值及相应的特征向量,如图5-32所示。