本征值方程英文解釋翻譯、本征值方程的近義詞、反義詞、例句
英語翻譯:
【化】 eigenvalue equation
分詞翻譯:
本征值的英語翻譯:
【計】 eigenvalue; intrinsic value; proper value
【化】 characteristic value; eigen value; eigenvalue
方程的英語翻譯:
equation
專業解析
本征值方程(Eigenvalue Equation)是線性代數和數學物理中的核心概念,指形如 ( Amathbf{v} = lambda mathbf{v} ) 的方程。其中:
- ( A ) 是線性算子(如矩陣或微分算子),
- ( lambda ) 是本征值(Eigenvalue),為标量,
- ( mathbf{v} ) 是本征向量(Eigenvector),為非零向量。
數學本質
方程描述線性變換中的不變性:算子 ( A ) 作用于向量 ( mathbf{v} ) 僅使其長度縮放 ( lambda ) 倍,方向不變。例如:
- 矩陣 ( A ) 的本征值方程:( Amathbf{v} = lambda mathbf{v} )。
- 量子力學中的定态薛定谔方程:( hat{H}psi = Epsi ),其中哈密頓算符 ( hat{H} ) 的本征值 ( E ) 代表能量(來源:David J. Griffiths《量子力學導論》)。
物理意義
本征值對應系統的固有屬性:
- 經典力學:剛體轉動慣量的主軸方向由轉動慣量張量的本征向量确定。
- 量子力學:可觀測量的測量結果由算符的本征值給出(來源:Eugene Merzbacher《Quantum Mechanics》)。
- 振動分析:結構的固有頻率是剛度矩陣本征值的平方根(來源:Leonard Meirovitch《振動分析基礎》)。
術語對照
中文 |
英文 |
本征值方程 |
Eigenvalue Equation |
本征值 |
Eigenvalue |
本征向量 |
Eigenvector |
線性算子 |
Linear Operator |
權威參考文獻
- 數學基礎:Gilbert Strang, Introduction to Linear Algebra(第五版),定義本征值為“保持向量方向不變的縮放因子”。
- 物理應用:Arfken & Weber, Mathematical Methods for Physicists(第七版),詳述微分算子的本征值問題。
- 工程實踐:Golub & Van Loan, Matrix Computations(第四版),提供數值求解算法(如QR疊代法)。
網絡擴展解釋
本征值方程(又稱特征值方程)是數學和物理學中的重要概念,主要用于描述線性變換中的特殊性質。其基本形式為:
$$ Amathbf{v} = lambda mathbf{v} $$
其中:
- A 是線性算子(如矩陣或微分算符)
- mathbf{v} 是非零向量(稱為本征向量或特征向量)
- λ 是标量(稱為本征值或特征值)
核心解釋
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數學意義
當線性變換A 作用于向量mathbf{v} 時,若結果僅使該向量發生縮放(不改變方向),則mathbf{v} 是A 的本征向量,縮放比例λ 即為對應的本征值。例如,若矩陣 $A = begin{pmatrix} 2 & 11 & 2 end{pmatrix}$,其本征值可通過解方程 $det(A - lambda I) = 0$ 求得,結果為 $lambda = 3$ 和 $lambda = 1$。
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物理應用
在量子力學中,本征值方程描述物理量的測量結果。例如,哈密頓算符 $hat{H}$ 作用于波函數 $psi$ 時,若滿足 $hat{H}psi = Epsi$,則 $E$ 為能量本征值,對應系統的可能能量狀态。
-
求解方法
- 有限維矩陣:通過解特征方程 $det(A - lambda I) = 0$ 求本征值,再代入 $(A - lambda I)mathbf{v} = 0$ 求本征向量。
- 微分算符(如量子力學中的動量算符):需解微分方程邊界值問題,例如 $-ihbar frac{d}{dx}psi = ppsi$ 的解為平面波 $psi(x) = e^{ipx/hbar}$。
關鍵特性
- 本征向量方向在變換中保持不變
- 本征值可能為實數或複數(取決于算符性質)
- 對稱矩陣的本征值必為實數,且本征向量正交
這一概念在振動分析、量子力學、數據降維(如PCA)等領域有廣泛應用,是理解線性系統核心行為的基礎工具。
分類
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
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