Beispiele
B=[987345210]B=⎡⎢⎣987345210⎤⎥⎦
Schritt 1
Stelle die Formel auf, um die charakteristische Gleichung p(λ) zu ermitteln.
p(λ)=Determinante(A-λI3)
Schritt 2
Die Identitätsmatrix oder Einheitsmatrix der Größe 3 ist die 3×3 Quadratmatrix mit Einsen auf der Hauptdiagonalen und Nullen überall anders.
[100010001]
Schritt 3
Schritt 3.1
Ersetze A durch [987345210].
p(λ)=Determinante([987345210]-λI3)
Schritt 3.2
Ersetze I3 durch [100010001].
p(λ)=Determinante([987345210]-λ[100010001])
p(λ)=Determinante([987345210]-λ[100010001])
Schritt 4
Schritt 4.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 4.1.1
Multipliziere -λ mit jedem Element der Matrix.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2
Vereinfache jedes Element der Matrix.
Schritt 4.1.2.1
Mutltipliziere -1 mit 1.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.2
Multipliziere -λ⋅0.
Schritt 4.1.2.2.1
Mutltipliziere 0 mit -1.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ0λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.2.2
Mutltipliziere 0 mit λ.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.3
Multipliziere -λ⋅0.
Schritt 4.1.2.3.1
Mutltipliziere 0 mit -1.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ00λ-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.3.2
Mutltipliziere 0 mit λ.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ00-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ00-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.4
Multipliziere -λ⋅0.
Schritt 4.1.2.4.1
Mutltipliziere 0 mit -1.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000λ-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.4.2
Mutltipliziere 0 mit λ.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.5
Mutltipliziere -1 mit 1.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.6
Multipliziere -λ⋅0.
Schritt 4.1.2.6.1
Mutltipliziere 0 mit -1.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ0λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.6.2
Mutltipliziere 0 mit λ.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.7
Multipliziere -λ⋅0.
Schritt 4.1.2.7.1
Mutltipliziere 0 mit -1.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ00λ-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.7.2
Mutltipliziere 0 mit λ.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ00-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ00-λ⋅0-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.8
Multipliziere -λ⋅0.
Schritt 4.1.2.8.1
Mutltipliziere 0 mit -1.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ000λ-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.8.2
Mutltipliziere 0 mit λ.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ000-λ⋅1])
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ000-λ⋅1])
Schritt 4.1.2.9
Mutltipliziere -1 mit 1.
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ000-λ])
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ000-λ])
p(λ)=Determinante([987345210]+[-λ000-λ000-λ])
Schritt 4.2
Addiere die entsprechenden Elemente.
p(λ)=Determinante[9-λ8+07+03+04-λ5+02+01+00-λ]
Schritt 4.3
Vereinfache jedes Element.
Schritt 4.3.1
Addiere 8 und 0.
p(λ)=Determinante[9-λ87+03+04-λ5+02+01+00-λ]
Schritt 4.3.2
Addiere 7 und 0.
p(λ)=Determinante[9-λ873+04-λ5+02+01+00-λ]
Schritt 4.3.3
Addiere 3 und 0.
p(λ)=Determinante[9-λ8734-λ5+02+01+00-λ]
Schritt 4.3.4
Addiere 5 und 0.
p(λ)=Determinante[9-λ8734-λ52+01+00-λ]
Schritt 4.3.5
Addiere 2 und 0.
p(λ)=Determinante[9-λ8734-λ521+00-λ]
Schritt 4.3.6
Addiere 1 und 0.
p(λ)=Determinante[9-λ8734-λ5210-λ]
Schritt 4.3.7
Subtrahiere λ von 0.
p(λ)=Determinante[9-λ8734-λ521-λ]
p(λ)=Determinante[9-λ8734-λ521-λ]
p(λ)=Determinante[9-λ8734-λ521-λ]
Schritt 5
Schritt 5.1
Wähle die Zeile oder Spalte mit den meisten 0 Elementen. Wenn keine 0 Elemente vorhanden sind, wähle irgendeine Zeile oder Spalte. Multipliziere jedes Element in Spalte 1 mit seinem Kofaktor und füge hinzu.
Schritt 5.1.1
Betrachte das entsprechende Vorzeichendiagramm.
|+-+-+-+-+|
Schritt 5.1.2
Der Kofaktor ist die Unterdeterminante mit verändertem Vorzeichen, wenn die Indexe einer --Position im Vorzeichendiagramm entsprechen.
Schritt 5.1.3
Die Unterdeterminante für a11 ist die Determinante, wenn Zeile 1 und Spalte 1 eliminiert werden.
|4-λ51-λ|
Schritt 5.1.4
Multipliziere Element a11 mit seinen Kofaktoren.
(9-λ)|4-λ51-λ|
Schritt 5.1.5
Die Unterdeterminante für a12 ist die Determinante, wenn Zeile 1 und Spalte 2 eliminiert werden.
|352-λ|
Schritt 5.1.6
Multipliziere Element a12 mit seinen Kofaktoren.
-8|352-λ|
Schritt 5.1.7
Die Unterdeterminante für a13 ist die Determinante, wenn Zeile 1 und Spalte 3 eliminiert werden.
|34-λ21|
Schritt 5.1.8
Multipliziere Element a13 mit seinen Kofaktoren.
7|34-λ21|
Schritt 5.1.9
Addiere die beiden Ausdrücke.
p(λ)=(9-λ)|4-λ51-λ|-8|352-λ|+7|34-λ21|
p(λ)=(9-λ)|4-λ51-λ|-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.2
Berechne |4-λ51-λ|.
Schritt 5.2.1
Die Determinante einer 2×2-Matrix kann mithilfe der Formel |abcd|=ad-cb bestimmt werden.
p(λ)=(9-λ)((4-λ)(-λ)-1⋅5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.2.2
Vereinfache die Determinante.
Schritt 5.2.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 5.2.2.1.1
Wende das Distributivgesetz an.
p(λ)=(9-λ)(4(-λ)-λ(-λ)-1⋅5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.2.2.1.2
Mutltipliziere -1 mit 4.
p(λ)=(9-λ)(-4λ-λ(-λ)-1⋅5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.2.2.1.3
Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.
p(λ)=(9-λ)(-4λ-1⋅-1λ⋅λ-1⋅5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.2.2.1.4
Vereinfache jeden Term.
Schritt 5.2.2.1.4.1
Multipliziere λ mit λ durch Addieren der Exponenten.
Schritt 5.2.2.1.4.1.1
Bewege λ.
p(λ)=(9-λ)(-4λ-1⋅-1(λ⋅λ)-1⋅5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.2.2.1.4.1.2
Mutltipliziere λ mit λ.
p(λ)=(9-λ)(-4λ-1⋅-1λ2-1⋅5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
p(λ)=(9-λ)(-4λ-1⋅-1λ2-1⋅5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.2.2.1.4.2
Mutltipliziere -1 mit -1.
p(λ)=(9-λ)(-4λ+1λ2-1⋅5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.2.2.1.4.3
Mutltipliziere λ2 mit 1.
p(λ)=(9-λ)(-4λ+λ2-1⋅5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
p(λ)=(9-λ)(-4λ+λ2-1⋅5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.2.2.1.5
Mutltipliziere -1 mit 5.
p(λ)=(9-λ)(-4λ+λ2-5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
p(λ)=(9-λ)(-4λ+λ2-5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.2.2.2
Stelle -4λ und λ2 um.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8|352-λ|+7|34-λ21|
Schritt 5.3
Berechne |352-λ|.
Schritt 5.3.1
Die Determinante einer 2×2-Matrix kann mithilfe der Formel |abcd|=ad-cb bestimmt werden.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(3(-λ)-2⋅5)+7|34-λ21|
Schritt 5.3.2
Vereinfache jeden Term.
Schritt 5.3.2.1
Mutltipliziere -1 mit 3.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-2⋅5)+7|34-λ21|
Schritt 5.3.2.2
Mutltipliziere -2 mit 5.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7|34-λ21|
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7|34-λ21|
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7|34-λ21|
Schritt 5.4
Berechne |34-λ21|.
Schritt 5.4.1
Die Determinante einer 2×2-Matrix kann mithilfe der Formel |abcd|=ad-cb bestimmt werden.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7(3⋅1-2(4-λ))
Schritt 5.4.2
Vereinfache die Determinante.
Schritt 5.4.2.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 5.4.2.1.1
Mutltipliziere 3 mit 1.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7(3-2(4-λ))
Schritt 5.4.2.1.2
Wende das Distributivgesetz an.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7(3-2⋅4-2(-λ))
Schritt 5.4.2.1.3
Mutltipliziere -2 mit 4.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7(3-8-2(-λ))
Schritt 5.4.2.1.4
Mutltipliziere -1 mit -2.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7(3-8+2λ)
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7(3-8+2λ)
Schritt 5.4.2.2
Subtrahiere 8 von 3.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7(-5+2λ)
Schritt 5.4.2.3
Stelle -5 und 2λ um.
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
p(λ)=(9-λ)(λ2-4λ-5)-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5
Vereinfache die Determinante.
Schritt 5.5.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 5.5.1.1
Multipliziere (9-λ)(λ2-4λ-5) aus durch Multiplizieren jedes Terms des ersten Ausdrucks mit jedem Term des zweiten Ausdrucks.
p(λ)=9λ2+9(-4λ)+9⋅-5-λ⋅λ2-λ(-4λ)-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2
Vereinfache jeden Term.
Schritt 5.5.1.2.1
Mutltipliziere -4 mit 9.
p(λ)=9λ2-36λ+9⋅-5-λ⋅λ2-λ(-4λ)-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2.2
Mutltipliziere 9 mit -5.
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ⋅λ2-λ(-4λ)-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2.3
Multipliziere λ mit λ2 durch Addieren der Exponenten.
Schritt 5.5.1.2.3.1
Bewege λ2.
p(λ)=9λ2-36λ-45-(λ2λ)-λ(-4λ)-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2.3.2
Mutltipliziere λ2 mit λ.
Schritt 5.5.1.2.3.2.1
Potenziere λ mit 1.
p(λ)=9λ2-36λ-45-(λ2λ1)-λ(-4λ)-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2.3.2.2
Wende die Exponentenregel aman=am+n an, um die Exponenten zu kombinieren.
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ2+1-λ(-4λ)-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ2+1-λ(-4λ)-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2.3.3
Addiere 2 und 1.
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ3-λ(-4λ)-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ3-λ(-4λ)-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2.4
Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ3-1⋅-4λ⋅λ-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2.5
Multipliziere λ mit λ durch Addieren der Exponenten.
Schritt 5.5.1.2.5.1
Bewege λ.
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ3-1⋅-4(λ⋅λ)-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2.5.2
Mutltipliziere λ mit λ.
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ3-1⋅-4λ2-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ3-1⋅-4λ2-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2.6
Mutltipliziere -1 mit -4.
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ3+4λ2-λ⋅-5-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.2.7
Mutltipliziere -5 mit -1.
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ3+4λ2+5λ-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
p(λ)=9λ2-36λ-45-λ3+4λ2+5λ-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.3
Addiere 9λ2 und 4λ2.
p(λ)=13λ2-36λ-45-λ3+5λ-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.4
Addiere -36λ und 5λ.
p(λ)=13λ2-31λ-45-λ3-8(-3λ-10)+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.5
Wende das Distributivgesetz an.
p(λ)=13λ2-31λ-45-λ3-8(-3λ)-8⋅-10+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.6
Mutltipliziere -3 mit -8.
p(λ)=13λ2-31λ-45-λ3+24λ-8⋅-10+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.7
Mutltipliziere -8 mit -10.
p(λ)=13λ2-31λ-45-λ3+24λ+80+7(2λ-5)
Schritt 5.5.1.8
Wende das Distributivgesetz an.
p(λ)=13λ2-31λ-45-λ3+24λ+80+7(2λ)+7⋅-5
Schritt 5.5.1.9
Mutltipliziere 2 mit 7.
p(λ)=13λ2-31λ-45-λ3+24λ+80+14λ+7⋅-5
Schritt 5.5.1.10
Mutltipliziere 7 mit -5.
p(λ)=13λ2-31λ-45-λ3+24λ+80+14λ-35
p(λ)=13λ2-31λ-45-λ3+24λ+80+14λ-35
Schritt 5.5.2
Addiere -31λ und 24λ.
p(λ)=13λ2-7λ-45-λ3+80+14λ-35
Schritt 5.5.3
Addiere -7λ und 14λ.
p(λ)=13λ2+7λ-45-λ3+80-35
Schritt 5.5.4
Addiere -45 und 80.
p(λ)=13λ2+7λ-λ3+35-35
Schritt 5.5.5
Vereine die Terme mit entgegengesetztem Vorzeichen in 13λ2+7λ-λ3+35-35.
Schritt 5.5.5.1
Subtrahiere 35 von 35.
p(λ)=13λ2+7λ-λ3+0
Schritt 5.5.5.2
Addiere 13λ2+7λ-λ3 und 0.
p(λ)=13λ2+7λ-λ3
p(λ)=13λ2+7λ-λ3
Schritt 5.5.6
Bewege 7λ.
p(λ)=13λ2-λ3+7λ
Schritt 5.5.7
Stelle 13λ2 und -λ3 um.
p(λ)=-λ3+13λ2+7λ
p(λ)=-λ3+13λ2+7λ
p(λ)=-λ3+13λ2+7λ