Har kommutativ matriser samma egenvektorer?

Har kommutativ matriser samma egenvektorer?

Det är sant att diagonalizable matriser A och B pendlar om och endast om de är samtidigt diagonalizable. Detta resultat kan hittas i standardtexter (Horn och Johnson, matrisen analys, 1999, sats 1.3.12.)

En riktning om och endast om bevis är enkelt, men åt andra hållet är mer tekniska:

Om A och B är diagonalizable matriser av samma beställa och har den samma egenvektorer, då, utan förlust av generalitet, kan vi skriva deras diagonalizations som A = VDV-1 och B = VLV-1, där V är matrix består av grund egenvektorer av A och B, och D och L är diagonal matriser med motsvarande eigenvaluesna av A och B som deras diagonala element. Eftersom diagonal matriser pendlar, DL = LD. Så, AB = VDV-1VLV-1 = VDLV-1 = VLDV-1 = VLV-1VDV-1 = BA.

Omvänt är svårare att bevisa, men en online bevis anges nedan som en relaterad länk. I Horn och Johnson är klara och koncisa.

Anser att det särskilda fallet att B är identitet, jag. Om A = VDV-1 är en diagonalisering av A, då jag = VIV-1 är en diagonalisering av I. dvs, har A och jag den samma egenvektorer.