Joskus on tarpeellista tietää, missä matriisin ominaisarvot suurinpiirtein sijaitsevat, tai matriisia häirittäessä halutaan varmistua siitä, että ominaisarvot pysyvät sallitussa kompleksitason alueessa. Näin on laita esimerkiksi lineaarisia matriisidifferentiaaliyhtälöitä stabiloitaessa, jolloin spektrin tulisi pysyä kompleksitason vasemmassa avoimessa puolitasossa.
Lause 6.10
.
(Gerschgorinin teoreema). Olkoon
A nxn
matriisi. Määritellään kompleksitason
a
-keskiset ympyrät S
kaavalla
Väitetään, että
Todistus.
Olkoon
A:n ominaisarvo ja x
sitä
vastaava ominaisvektori. Normeerataan se siten että
Kirjoittamalla yhtälö Ax =
x
komponenteittain saadaan
Olkoon nyt |x
| = ||x||
= 1 itseisarvoltaan suurin ominaisvektorin x alkio.
Indeksin arvolla i=k yhtälö antaa halutun tuloksen
Esimerkki 6.6. Tarkastellaan matriisin
ominaisarvojen sijaintia Gerschgorinin lauseen avulla. Jokaisen vaakarivin
perusteella |2-
|
1. Ominaisarvot ovat kompleksitason
2-keskeisessä 1 säteisessä ympyrässä.
Laskemalla havaitaan, että
(A)={3, 1.5+ 0.87i, 1.5-0.87i}
Harjoitus 6.11. Aidosti diagonaalisesti dominantti matriisi on ei-singulaarinen.
(Aidosti diagonaalisesti dominantin matriisin A alkiot toteuttavat yhtälön