主题:[讨论]关于矩阵特征向量(fortran与matlab对照)
最近一直很疑惑,为什么对于复数矩阵,得到的特征向量会有差距呢?尽管从数学上讲,对于一个矩阵,特征向量有无穷多个,但是yeg001说,matlab是用lapack求解矩阵的, IMSL也是用lapack求解矩阵的. 也就是说二者应该得到相同的特征向量,为了检查到底哪里出了问题,我做了以下操作:
1。matlab和fortran解同一个复数矩阵c(4,4),程序如下:
matlab程序:
clear;
clc;
format long;
t=1;
f=1/4;
w=0.0;
n=3;
C=[w,t*exp(-i*(-pi+2*pi/3*f*(1.5*n+1/4))),0,0;t*exp(i*(-pi+2*pi/3*f*(1.5*n+1/4))),w,t,0;0,t,w,t*exp(i*(-pi+2*pi/3*f*(1.5*(n+1)+1/4)));0,0,t*exp(-i*(-pi+2*pi/3*f*(1.5*(n+1)+1/4))),w];
vvvv=eig(C)
[u,v]=eig(C);
fortran程序:
program main
use IMSL
implicit none
real*8, parameter::pi=3.14159265
complex*16, parameter:: fi=(0.0, 1.0)
real*8 t,f,w,temp
complex*16 ::c(4,4)
complex*16::eigenvector(4,4)
real*8:: eigenvalue(4) !特征值的矩阵
integer ::i,n,j,p
w=0.0
t=1.0
f=0.25
call hmatr(c)
!求矩阵特征值和特征向量
eigenvalue=eig(c,w=eigenvector)
open(1,file='dmatr.txt')
do i=1,4
do j=1,4
write(1,*) c(j,i)
end do
end do
close(1)
!特征值排序
do j=1,4-1
p=j
do i=j+1,4
if(eigenvalue(i)<eigenvalue(p)) p=i
end do
temp=eigenvalue(j)
eigenvalue(j)=eigenvalue(p)
eigenvalue(p)=temp
end do
!特征值求值,写入文件
open(10,file='eeig.txt')
do i=1,4
write(10,*) eigenvalue(i)
end do
close(10)
!将特征向量写入文件
open(20,file='jing2.txt')
do i=1,4
do j=1,4
write(20,*) eigenvector(j,i)
end do
end do
close(20)
stop
contains
subroutine hmatr(c)
integer n0
complex*16:: c(4,4)
c=0.0
n0=3
c(1,1)=w
c(2, 1) = t*exp(fi*(-pi+2.0*pi/3.0*f*(1.5*n0+0.25)))
c(1, 2) = t*exp(-fi*(-pi+2.0*pi/3.0*f*(1.5*n0+0.25)))
c(2, 2) = w
c(2, 3) = t
c(3, 2) = t
c(3, 3) = w
c(3, 4) = t*exp(fi*(-pi+2.0*pi/3.0*f*(1.5*(n0+1)+0.25)))
c(4, 3) = t*exp(-fi*(-pi+2.0*pi/3.0*f*(1.5*(n0+1)+0.25)))
c(4, 4) = w
end subroutine hmatr
end program main
两个程序我都求了,理论上讲应该是相同的,但是不知道为什么,得到的矩阵相同,得到的特征值相同,但是特征向量还是不同啊。是因为复数矩阵的原因吗?
1。matlab和fortran解同一个复数矩阵c(4,4),程序如下:
matlab程序:
clear;
clc;
format long;
t=1;
f=1/4;
w=0.0;
n=3;
C=[w,t*exp(-i*(-pi+2*pi/3*f*(1.5*n+1/4))),0,0;t*exp(i*(-pi+2*pi/3*f*(1.5*n+1/4))),w,t,0;0,t,w,t*exp(i*(-pi+2*pi/3*f*(1.5*(n+1)+1/4)));0,0,t*exp(-i*(-pi+2*pi/3*f*(1.5*(n+1)+1/4))),w];
vvvv=eig(C)
[u,v]=eig(C);
fortran程序:
program main
use IMSL
implicit none
real*8, parameter::pi=3.14159265
complex*16, parameter:: fi=(0.0, 1.0)
real*8 t,f,w,temp
complex*16 ::c(4,4)
complex*16::eigenvector(4,4)
real*8:: eigenvalue(4) !特征值的矩阵
integer ::i,n,j,p
w=0.0
t=1.0
f=0.25
call hmatr(c)
!求矩阵特征值和特征向量
eigenvalue=eig(c,w=eigenvector)
open(1,file='dmatr.txt')
do i=1,4
do j=1,4
write(1,*) c(j,i)
end do
end do
close(1)
!特征值排序
do j=1,4-1
p=j
do i=j+1,4
if(eigenvalue(i)<eigenvalue(p)) p=i
end do
temp=eigenvalue(j)
eigenvalue(j)=eigenvalue(p)
eigenvalue(p)=temp
end do
!特征值求值,写入文件
open(10,file='eeig.txt')
do i=1,4
write(10,*) eigenvalue(i)
end do
close(10)
!将特征向量写入文件
open(20,file='jing2.txt')
do i=1,4
do j=1,4
write(20,*) eigenvector(j,i)
end do
end do
close(20)
stop
contains
subroutine hmatr(c)
integer n0
complex*16:: c(4,4)
c=0.0
n0=3
c(1,1)=w
c(2, 1) = t*exp(fi*(-pi+2.0*pi/3.0*f*(1.5*n0+0.25)))
c(1, 2) = t*exp(-fi*(-pi+2.0*pi/3.0*f*(1.5*n0+0.25)))
c(2, 2) = w
c(2, 3) = t
c(3, 2) = t
c(3, 3) = w
c(3, 4) = t*exp(fi*(-pi+2.0*pi/3.0*f*(1.5*(n0+1)+0.25)))
c(4, 3) = t*exp(-fi*(-pi+2.0*pi/3.0*f*(1.5*(n0+1)+0.25)))
c(4, 4) = w
end subroutine hmatr
end program main
两个程序我都求了,理论上讲应该是相同的,但是不知道为什么,得到的矩阵相同,得到的特征值相同,但是特征向量还是不同啊。是因为复数矩阵的原因吗?