谱分解理论是对线性算子对角化过程在剔除矩阵表示下的抽象

完全正交等方组

, 如果

  1. 正交性: 对任意都有
  2. 等方性: 对任意都有
  3. 完全性: 则称完全正交等方组

例如设, 其中子空间, 若令是从投影映射, 则是完全正交等方组

反过来, 我们可以证明, 如果是完全正交等方组, 则有

由正交性和等方性, 如果我们再设, 则对于任意非负整数都有

谱分解定理

对角化, 则

  1. 存在唯一的两两不同, 和完全正交等方组满足
  1. 存在满足,