الجبر الخطي الأمثلة

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}]$

خطوة 1

أوجِد القيم الذاتية.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.1

عيّن الصيغة لإيجاد المعادلة المميزة $p (λ)$ .

$p (λ) = محدِّد (A - λ I_{2})$

خطوة 1.2

المصفوفة المتطابقة أو مصفوفة الوحدة ذات الحجم $2$ هي المصفوفة المربعة $2 \times 2$ التي تكون فيها جميع العناصر الواقعة على القطر الرئيسي مساوية لواحد بينما تكون جميع عناصرها في أي مكان آخر مساوية لصفر.

$[\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}]$

خطوة 1.3

عوّض بالقيم المعروفة في $p (λ) = محدِّد (A - λ I_{2})$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.3.1

عوّض بقيمة $A$ التي تساوي $[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}]$ .

$p (λ) = محدِّد ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] - λ I_{2})$

خطوة 1.3.2

عوّض بقيمة $I_{2}$ التي تساوي $[\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}]$ .

$p (λ) = محدِّد ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] - λ [\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}])$

خطوة 1.4

بسّط.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.4.1

بسّط كل حد.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.4.1.1

اضرب $- λ$ في كل عنصر من عناصر المصفوفة.

$p (λ) = محدِّد ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

خطوة 1.4.1.2

بسّط كل عنصر في المصفوفة.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.4.1.2.1

اضرب $- 1$ في $1$ .

$p (λ) = محدِّد ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

خطوة 1.4.1.2.2

اضرب $- λ \cdot 0$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.4.1.2.2.1

اضرب $0$ في $- 1$ .

$p (λ) = محدِّد ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 λ \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

خطوة 1.4.1.2.2.2

اضرب $0$ في $λ$ .

$p (λ) = محدِّد ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

خطوة 1.4.1.2.3

اضرب $- λ \cdot 0$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.4.1.2.3.1

اضرب $0$ في $- 1$ .

$p (λ) = محدِّد ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ 0 λ & - λ \cdot 1 \end{array}])$

خطوة 1.4.1.2.3.2

اضرب $0$ في $λ$ .

$p (λ) = محدِّد ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

خطوة 1.4.1.2.4

اضرب $- 1$ في $1$ .

$p (λ) = محدِّد ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ 0 & - λ \end{array}])$

خطوة 1.4.2

اجمع العناصر المتناظرة.

$p (λ) = محدِّد [\begin{array}{c} - 16 - λ & 8 + 0 \\ 8 + 0 & - 4 - λ \end{array}]$

خطوة 1.4.3

Simplify each element.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.4.3.1

أضف $8$ و $0$ .

$p (λ) = محدِّد [\begin{array}{c} - 16 - λ & 8 \\ 8 + 0 & - 4 - λ \end{array}]$

خطوة 1.4.3.2

أضف $8$ و $0$ .

$p (λ) = محدِّد [\begin{array}{c} - 16 - λ & 8 \\ 8 & - 4 - λ \end{array}]$

خطوة 1.5

Find the determinant.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.5.1

يمكن إيجاد محدد المصفوفة $2 \times 2$ باستخدام القاعدة $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

$p (λ) = (- 16 - λ) (- 4 - λ) - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2

بسّط المحدد.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.5.2.1

بسّط كل حد.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.5.2.1.1

وسّع $(- 16 - λ) (- 4 - λ)$ باستخدام طريقة "الأول، الخارجي، الداخلي، الأخير".

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.5.2.1.1.1

طبّق خاصية التوزيع.

$p (λ) = - 16 (- 4 - λ) - λ (- 4 - λ) - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.1.2

طبّق خاصية التوزيع.

$p (λ) = - 16 \cdot - 4 - 16 (- λ) - λ (- 4 - λ) - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.1.3

طبّق خاصية التوزيع.

$p (λ) = - 16 \cdot - 4 - 16 (- λ) - λ \cdot - 4 - λ (- λ) - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.2

بسّط ووحّد الحدود المتشابهة.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.5.2.1.2.1

بسّط كل حد.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.5.2.1.2.1.1

اضرب $- 16$ في $- 4$ .

$p (λ) = 64 - 16 (- λ) - λ \cdot - 4 - λ (- λ) - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.2.1.2

اضرب $- 1$ في $- 16$ .

$p (λ) = 64 + 16 λ - λ \cdot - 4 - λ (- λ) - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.2.1.3

اضرب $- 4$ في $- 1$ .

$p (λ) = 64 + 16 λ + 4 λ - λ (- λ) - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.2.1.4

أعِد الكتابة باستخدام خاصية الإبدال لعملية الضرب.

$p (λ) = 64 + 16 λ + 4 λ - 1 \cdot - 1 λ \cdot λ - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.2.1.5

اضرب $λ$ في $λ$ بجمع الأُسس.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.5.2.1.2.1.5.1

انقُل $λ$ .

$p (λ) = 64 + 16 λ + 4 λ - 1 \cdot - 1 (λ \cdot λ) - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.2.1.5.2

اضرب $λ$ في $λ$ .

$p (λ) = 64 + 16 λ + 4 λ - 1 \cdot - 1 λ^{2} - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.2.1.6

اضرب $- 1$ في $- 1$ .

$p (λ) = 64 + 16 λ + 4 λ + 1 λ^{2} - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.2.1.7

اضرب $λ^{2}$ في $1$ .

$p (λ) = 64 + 16 λ + 4 λ + λ^{2} - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.2.2

أضف $16 λ$ و $4 λ$ .

$p (λ) = 64 + 20 λ + λ^{2} - 8 \cdot 8$

خطوة 1.5.2.1.3

اضرب $- 8$ في $8$ .

$p (λ) = 64 + 20 λ + λ^{2} - 64$

خطوة 1.5.2.2

جمّع الحدود المتعاكسة في $64 + 20 λ + λ^{2} - 64$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.5.2.2.1

اطرح $64$ من $64$ .

$p (λ) = 20 λ + λ^{2} + 0$

خطوة 1.5.2.2.2

أضف $20 λ + λ^{2}$ و $0$ .

$p (λ) = 20 λ + λ^{2}$

خطوة 1.5.2.3

أعِد ترتيب $20 λ$ و $λ^{2}$ .

$p (λ) = λ^{2} + 20 λ$

خطوة 1.6

عيّن قيمة متعدد الحدود المميز بحيث تصبح مساوية لـ $0$ لإيجاد القيم الذاتية $λ$ .

$λ^{2} + 20 λ = 0$

خطوة 1.7

أوجِد قيمة $λ$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.7.1

أخرِج العامل $λ$ من $λ^{2} + 20 λ$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.7.1.1

أخرِج العامل $λ$ من $λ^{2}$ .

$λ \cdot λ + 20 λ = 0$

خطوة 1.7.1.2

أخرِج العامل $λ$ من $20 λ$ .

$λ \cdot λ + λ \cdot 20 = 0$

خطوة 1.7.1.3

أخرِج العامل $λ$ من $λ \cdot λ + λ \cdot 20$ .

$λ (λ + 20) = 0$

خطوة 1.7.2

إذا كان أي عامل فردي في المتعادل الأيسر يساوي $0$ ، فالعبارة بأكملها تساوي $0$ .

$λ = 0$

$λ + 20 = 0$

خطوة 1.7.3

عيّن قيمة $λ$ بحيث تصبح مساوية لـ $0$ .

$λ = 0$

خطوة 1.7.4

عيّن قيمة العبارة $λ + 20$ بحيث تصبح مساوية لـ $0$ وأوجِد قيمة $λ$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 1.7.4.1

عيّن قيمة $λ + 20$ بحيث تصبح مساوية لـ $0$ .

$λ + 20 = 0$

خطوة 1.7.4.2

اطرح $20$ من كلا المتعادلين.

$λ = - 20$

خطوة 1.7.5

الحل النهائي هو كل القيم التي تجعل المعادلة $λ (λ + 20) = 0$ صحيحة.

$λ = 0, - 20$

خطوة 2

The eigenvector is equal to the null space of the matrix minus the eigenvalue times the identity matrix where $N$ is the null space and $I$ is the identity matrix.

$ε_{A} = N (A - λ I_{2})$

خطوة 3

Find the eigenvector using the eigenvalue $λ = 0$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 3.1

عوّض بالقيم المعروفة في القاعدة.

$N ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + 0 [\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}])$

خطوة 3.2

بسّط.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 3.2.1

بسّط كل حد.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 3.2.1.1

اضرب $0$ في كل عنصر من عناصر المصفوفة.

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} 0 \cdot 1 & 0 \cdot 0 \\ 0 \cdot 0 & 0 \cdot 1 \end{array}]$

خطوة 3.2.1.2

بسّط كل عنصر في المصفوفة.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 3.2.1.2.1

اضرب $0$ في $1$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} 0 & 0 \cdot 0 \\ 0 \cdot 0 & 0 \cdot 1 \end{array}]$

خطوة 3.2.1.2.2

اضرب $0$ في $0$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} 0 & 0 \\ 0 \cdot 0 & 0 \cdot 1 \end{array}]$

خطوة 3.2.1.2.3

اضرب $0$ في $0$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} 0 & 0 \\ 0 & 0 \cdot 1 \end{array}]$

خطوة 3.2.1.2.4

اضرب $0$ في $1$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} 0 & 0 \\ 0 & 0 \end{array}]$

خطوة 3.2.2

Adding any matrix to a null matrix is the matrix itself.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 3.2.2.1

اجمع العناصر المتناظرة.

$[\begin{array}{c} - 16 + 0 & 8 + 0 \\ 8 + 0 & - 4 + 0 \end{array}]$

خطوة 3.2.2.2

Simplify each element.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 3.2.2.2.1

أضف $- 16$ و $0$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 + 0 \\ 8 + 0 & - 4 + 0 \end{array}]$

خطوة 3.2.2.2.2

أضف $8$ و $0$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 + 0 & - 4 + 0 \end{array}]$

خطوة 3.2.2.2.3

أضف $8$ و $0$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 + 0 \end{array}]$

خطوة 3.2.2.2.4

أضف $- 4$ و $0$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}]$

خطوة 3.3

Find the null space when $λ = 0$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 3.3.1

Write as an augmented matrix for $A x = 0$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 & 0 \\ 8 & - 4 & 0 \end{array}]$

خطوة 3.3.2

أوجِد الصيغة الدرجية المختزلة صفيًا.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 3.3.2.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $- \frac{1}{16}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 3.3.2.1.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $- \frac{1}{16}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{1}{16} \cdot - 16 & - \frac{1}{16} \cdot 8 & - \frac{1}{16} \cdot 0 \\ 8 & - 4 & 0 \end{array}]$

خطوة 3.3.2.1.2

بسّط $R_{1}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{2} & 0 \\ 8 & - 4 & 0 \end{array}]$

خطوة 3.3.2.2

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - 8 R_{1}$ to make the entry at $2, 1$ a $0$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 3.3.2.2.1

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - 8 R_{1}$ to make the entry at $2, 1$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{2} & 0 \\ 8 - 8 \cdot 1 & - 4 - 8 (- \frac{1}{2}) & 0 - 8 \cdot 0 \end{array}]$

خطوة 3.3.2.2.2

بسّط $R_{2}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & - \frac{1}{2} & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{array}]$

خطوة 3.3.3

Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.

$x - \frac{1}{2} y = 0$

$0 = 0$

خطوة 3.3.4

Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.

$[\begin{array}{c} x \\ y \end{array}] = [\begin{array}{c} \frac{y}{2} \\ y \end{array}]$

خطوة 3.3.5

Write the solution as a linear combination of vectors.

$[\begin{array}{c} x \\ y \end{array}] = y [\begin{array}{c} \frac{1}{2} \\ 1 \end{array}]$

خطوة 3.3.6

Write as a solution set.

${y [\begin{array}{c} \frac{1}{2} \\ 1 \end{array}] | y \in R}$

خطوة 3.3.7

The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.

${[\begin{array}{c} \frac{1}{2} \\ 1 \end{array}]}$

خطوة 4

Find the eigenvector using the eigenvalue $λ = - 20$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.1

عوّض بالقيم المعروفة في القاعدة.

$N ([\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + 20 [\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}])$

خطوة 4.2

بسّط.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.2.1

بسّط كل حد.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.2.1.1

اضرب $20$ في كل عنصر من عناصر المصفوفة.

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} 20 \cdot 1 & 20 \cdot 0 \\ 20 \cdot 0 & 20 \cdot 1 \end{array}]$

خطوة 4.2.1.2

بسّط كل عنصر في المصفوفة.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.2.1.2.1

اضرب $20$ في $1$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} 20 & 20 \cdot 0 \\ 20 \cdot 0 & 20 \cdot 1 \end{array}]$

خطوة 4.2.1.2.2

اضرب $20$ في $0$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} 20 & 0 \\ 20 \cdot 0 & 20 \cdot 1 \end{array}]$

خطوة 4.2.1.2.3

اضرب $20$ في $0$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} 20 & 0 \\ 0 & 20 \cdot 1 \end{array}]$

خطوة 4.2.1.2.4

اضرب $20$ في $1$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & 8 \\ 8 & - 4 \end{array}] + [\begin{array}{c} 20 & 0 \\ 0 & 20 \end{array}]$

خطوة 4.2.2

اجمع العناصر المتناظرة.

$[\begin{array}{c} - 16 + 20 & 8 + 0 \\ 8 + 0 & - 4 + 20 \end{array}]$

خطوة 4.2.3

Simplify each element.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.2.3.1

أضف $- 16$ و $20$ .

$[\begin{array}{c} 4 & 8 + 0 \\ 8 + 0 & - 4 + 20 \end{array}]$

خطوة 4.2.3.2

أضف $8$ و $0$ .

$[\begin{array}{c} 4 & 8 \\ 8 + 0 & - 4 + 20 \end{array}]$

خطوة 4.2.3.3

أضف $8$ و $0$ .

$[\begin{array}{c} 4 & 8 \\ 8 & - 4 + 20 \end{array}]$

خطوة 4.2.3.4

أضف $- 4$ و $20$ .

$[\begin{array}{c} 4 & 8 \\ 8 & 16 \end{array}]$

خطوة 4.3

Find the null space when $λ = - 20$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.3.1

Write as an augmented matrix for $A x = 0$ .

$[\begin{array}{c} 4 & 8 & 0 \\ 8 & 16 & 0 \end{array}]$

خطوة 4.3.2

أوجِد الصيغة الدرجية المختزلة صفيًا.

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.3.2.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $\frac{1}{4}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.3.2.1.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $\frac{1}{4}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} \frac{4}{4} & \frac{8}{4} & \frac{0}{4} \\ 8 & 16 & 0 \end{array}]$

خطوة 4.3.2.1.2

بسّط $R_{1}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 2 & 0 \\ 8 & 16 & 0 \end{array}]$

خطوة 4.3.2.2

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - 8 R_{1}$ to make the entry at $2, 1$ a $0$ .

انقر لعرض المزيد من الخطوات...

خطوة 4.3.2.2.1

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - 8 R_{1}$ to make the entry at $2, 1$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 2 & 0 \\ 8 - 8 \cdot 1 & 16 - 8 \cdot 2 & 0 - 8 \cdot 0 \end{array}]$

خطوة 4.3.2.2.2

بسّط $R_{2}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & 2 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{array}]$

خطوة 4.3.3

Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.

$x + 2 y = 0$

$0 = 0$

خطوة 4.3.4

Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.

$[\begin{array}{c} x \\ y \end{array}] = [\begin{array}{c} - 2 y \\ y \end{array}]$

خطوة 4.3.5

Write the solution as a linear combination of vectors.

$[\begin{array}{c} x \\ y \end{array}] = y [\begin{array}{c} - 2 \\ 1 \end{array}]$

خطوة 4.3.6

Write as a solution set.

${y [\begin{array}{c} - 2 \\ 1 \end{array}] | y \in R}$

خطوة 4.3.7

The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.

${[\begin{array}{c} - 2 \\ 1 \end{array}]}$

خطوة 5

The eigenspace of $A$ is the list of the vector space for each eigenvalue.

${[\begin{array}{c} \frac{1}{2} \\ 1 \end{array}], [\begin{array}{c} - 2 \\ 1 \end{array}]}$