本征值方程英文解释翻译、本征值方程的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 eigenvalue equation
分词翻译:
本征值的英语翻译:
【计】 eigenvalue; intrinsic value; proper value
【化】 characteristic value; eigen value; eigenvalue
方程的英语翻译:
equation
专业解析
本征值方程(Eigenvalue Equation)是线性代数和数学物理中的核心概念,指形如 ( Amathbf{v} = lambda mathbf{v} ) 的方程。其中:
- ( A ) 是线性算子(如矩阵或微分算子),
- ( lambda ) 是本征值(Eigenvalue),为标量,
- ( mathbf{v} ) 是本征向量(Eigenvector),为非零向量。
数学本质
方程描述线性变换中的不变性:算子 ( A ) 作用于向量 ( mathbf{v} ) 仅使其长度缩放 ( lambda ) 倍,方向不变。例如:
- 矩阵 ( A ) 的本征值方程:( Amathbf{v} = lambda mathbf{v} )。
- 量子力学中的定态薛定谔方程:( hat{H}psi = Epsi ),其中哈密顿算符 ( hat{H} ) 的本征值 ( E ) 代表能量(来源:David J. Griffiths《量子力学导论》)。
物理意义
本征值对应系统的固有属性:
- 经典力学:刚体转动惯量的主轴方向由转动惯量张量的本征向量确定。
- 量子力学:可观测量的测量结果由算符的本征值给出(来源:Eugene Merzbacher《Quantum Mechanics》)。
- 振动分析:结构的固有频率是刚度矩阵本征值的平方根(来源:Leonard Meirovitch《振动分析基础》)。
术语对照
中文 |
英文 |
本征值方程 |
Eigenvalue Equation |
本征值 |
Eigenvalue |
本征向量 |
Eigenvector |
线性算子 |
Linear Operator |
权威参考文献
- 数学基础:Gilbert Strang, Introduction to Linear Algebra(第五版),定义本征值为“保持向量方向不变的缩放因子”。
- 物理应用:Arfken & Weber, Mathematical Methods for Physicists(第七版),详述微分算子的本征值问题。
- 工程实践:Golub & Van Loan, Matrix Computations(第四版),提供数值求解算法(如QR迭代法)。
网络扩展解释
本征值方程(又称特征值方程)是数学和物理学中的重要概念,主要用于描述线性变换中的特殊性质。其基本形式为:
$$ Amathbf{v} = lambda mathbf{v} $$
其中:
- A 是线性算子(如矩阵或微分算符)
- mathbf{v} 是非零向量(称为本征向量或特征向量)
- λ 是标量(称为本征值或特征值)
核心解释
-
数学意义
当线性变换A 作用于向量mathbf{v} 时,若结果仅使该向量发生缩放(不改变方向),则mathbf{v} 是A 的本征向量,缩放比例λ 即为对应的本征值。例如,若矩阵 $A = begin{pmatrix} 2 & 11 & 2 end{pmatrix}$,其本征值可通过解方程 $det(A - lambda I) = 0$ 求得,结果为 $lambda = 3$ 和 $lambda = 1$。
-
物理应用
在量子力学中,本征值方程描述物理量的测量结果。例如,哈密顿算符 $hat{H}$ 作用于波函数 $psi$ 时,若满足 $hat{H}psi = Epsi$,则 $E$ 为能量本征值,对应系统的可能能量状态。
-
求解方法
- 有限维矩阵:通过解特征方程 $det(A - lambda I) = 0$ 求本征值,再代入 $(A - lambda I)mathbf{v} = 0$ 求本征向量。
- 微分算符(如量子力学中的动量算符):需解微分方程边界值问题,例如 $-ihbar frac{d}{dx}psi = ppsi$ 的解为平面波 $psi(x) = e^{ipx/hbar}$。
关键特性
- 本征向量方向在变换中保持不变
- 本征值可能为实数或复数(取决于算符性质)
- 对称矩阵的本征值必为实数,且本征向量正交
这一概念在振动分析、量子力学、数据降维(如PCA)等领域有广泛应用,是理解线性系统核心行为的基础工具。
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