Diagonalizacja endomorfizmu skończenie wymiarowej przestrzeni wektorowej – proces znajdowania bazy przestrzeni w której macierz jest diagonalna.

Endomorfizm nazywamy diagonalizowalnym, jeśli taka baza istnieje.

Wektory własne Niech Endomorfizm jest diagonalizowalny wtedy i tylko wtedy, gdy istnieje baza przestrzeni złożona z wektorów własnych tego endomorfizmu.

Dowód

Diagonalizowalność endomorfizmu jest równoważna istnieniu w przestrzeni „diagonalnej” bazy dla której

Ponieważ w tej bazie -ta kolumna macierzy endomorfizmu jest układem współrzędnych wektora w bazie tzn.

więc wszystkie wektory są wektorami własnymi endomorfizmu

Wniosek

Jeżeli jest endomorfizmem diagonalizowalnym i jest macierzą diagonalną, to baza składa się z wektorów własnych endomorfizmu a przekątna macierzy składa się z (niekoniecznie różnych) wartości własnych endomorfizmu (z zachowaniem odpowiedniej kolejności).

Warunek wystarczający na diagonalizowalność endomorfizmu Niech Warunkiem wystarczającym na diagonalizowalność endomorfizmu jest, aby wielomian charakterystyczny endomorfizmu miał n różnych wartości własnych.

Uwaga:

Jeżeli jest wartością własną endomorfizmu o krotności (jako pierwiastka wielomianu charakterystycznego), to dla podprzestrzeni odpowiadającej wartości własnej