Sind alle Eigenwerte $\lambda_1, \dots, \lambda_n$ paarweise verschieden, so besitzt jeder Eigenraum mindestens Dimension 1, und Eigenvektoren zu verschiedenen Eigenwerten sind linear unabhängig. Damit erhält man $n$ linear unabhängige Eigenvektoren, also eine Eigenvektorbasis und damit eine Eigenwertzerlegung $A = P D P^{-1}$.