Нехай
– довільний векторний простір і
– його одновимірний підпростір;
– лінійний оператор простору
. Одновимірний підпростір породжується будь-яким своїм ненульовим вектором. Отже,
– сукупність векторів виду:
. З геометричної точки зору
– це пряма
Якщо підпростір
інваріантний відносно оператора
, то
, тобто
, де
.
Отже,
колінеарний
.
Означення 14. Вектор
, що задовольняє співвідношення
, де,
називається власним вектором оператора
, а число
– власним значенням оператора
, що відповідає власному вектору
.
Інакше кажучи,
називається власним вектором оператора
, якщо оператор
переводить вектор
в колінеарний (пропорційний) йому вектор:
.
Для відшукання інваріантних відносно лінійного оператора
одновимірних підпросторів достатньо вміти знаходити власні вектори лінійного оператора
простору
.
Теорема 16. Власні вектори
лінійного оператора
, яким відповідають попарно різні власні значення
утворюють лінійно незалежну систему.