Um operador T pode ser posto em forma canônica de Jordan se seus polinômios característico e mínimo puderem fatorar-se em polinômios lineares. Isto é sempre verdadeiro se K é o corpo complexo . Em qualquer caso, podemos sempre prolongar o corpo base K para um corpo em que os polinômios mínimo e característico se decompôem, de fato, em fatores lineares; assim, em um sentido amplo, todo operador tem uma forma canônica de Jordan. Analogamente, toda matriz é semelhante a uma matriz em forma canônica de Jordan.
Teorema 5:
Seja um operador linear cujos polinômios característico e mínimo são, respectivamente, onde os são escalares distintos. Então, T admite uma representação matricial em bloco J cujos elementos diagonais têm a forma
Para cada os blocos correspondentes têm as seguintes propriedades:
A matriz J que aparece no teorema acima é chamada forma canônica de Jordan do operador T.
Um bloco diagonal é chamado bloco de Jordan pertencente ao autovalor .
Observe que:
Isto é , onde N é o bloco nilpotente que aparece no Teorema 4:
Exemplo 2:
Suponhamos que os polinômios característico e mínimo de um operador T sejam, respectivamente, . Então, a forma canônica de Jordan de T é uma das matrizes seguintes:
A primeira matriz ocorre se T tem dois autovetores independentes pertencentes ao seu autovalor 2; e a segunda matriz ocorre se T tem três autovetores independentes pertencentes a 2.
Exemplo 3:
Determine todas as formas canônicas possíveis para um operador linear cujo polinômio característico é.
Solução:
Exemplo 4:
Determine todas as formas canônicas de Jordan J possíveis para uma matriz de ordem 6 cujo polinômio mínimo é.
Solução: