Álgebra lineal Ejemplos

Obtener los vectores propios/el espacio propio
[13122][13122]
Paso 1
Obtén los valores propios.
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Paso 1.1
Establece la fórmula para obtener la ecuación característica p(λ)p(λ).
p(λ)=determinante(A-λI2)p(λ)=determinante(AλI2)
Paso 1.2
La matriz de identidades o matriz unidad de tamaño 22 es la matriz cuadrada 2×22×2 con unos en la diagonal principal y ceros en los otros lugares.
[1001][1001]
Paso 1.3
Sustituye los valores conocidos en p(λ)=determinante(A-λI2)p(λ)=determinante(AλI2).
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Paso 1.3.1
Sustituye [13122][13122] por AA.
p(λ)=determinante([13122]-λI2)p(λ)=determinante([13122]λI2)
Paso 1.3.2
Sustituye [1001][1001] por I2I2.
p(λ)=determinante([13122]-λ[1001])p(λ)=determinante([13122]λ[1001])
p(λ)=determinante([13122]-λ[1001])p(λ)=determinante([13122]λ[1001])
Paso 1.4
Simplifica.
Toca para ver más pasos...
Paso 1.4.1
Simplifica cada término.
Toca para ver más pasos...
Paso 1.4.1.1
Multiplica -λλ por cada elemento de la matriz.
p(λ)=determinante([13122]+[-λ1-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante([13122]+[λ1λ0λ0λ1])
Paso 1.4.1.2
Simplifica cada elemento de la matriz.
Toca para ver más pasos...
Paso 1.4.1.2.1
Multiplica -11 por 11.
p(λ)=determinante([13122]+[-λ-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante([13122]+[λλ0λ0λ1])
Paso 1.4.1.2.2
Multiplica -λ0λ0.
Toca para ver más pasos...
Paso 1.4.1.2.2.1
Multiplica 00 por -11.
p(λ)=determinante([13122]+[-λ0λ-λ0-λ1])p(λ)=determinante([13122]+[λ0λλ0λ1])
Paso 1.4.1.2.2.2
Multiplica 00 por λλ.
p(λ)=determinante([13122]+[-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante([13122]+[λ0λ0λ1])
p(λ)=determinante([13122]+[-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante([13122]+[λ0λ0λ1])
Paso 1.4.1.2.3
Multiplica -λ0λ0.
Toca para ver más pasos...
Paso 1.4.1.2.3.1
Multiplica 00 por -11.
p(λ)=determinante([13122]+[-λ00λ-λ1])p(λ)=determinante([13122]+[λ00λλ1])
Paso 1.4.1.2.3.2
Multiplica 00 por λλ.
p(λ)=determinante([13122]+[-λ00-λ1])p(λ)=determinante([13122]+[λ00λ1])
p(λ)=determinante([13122]+[-λ00-λ1])p(λ)=determinante([13122]+[λ00λ1])
Paso 1.4.1.2.4
Multiplica -11 por 11.
p(λ)=determinante([13122]+[-λ00-λ])p(λ)=determinante([13122]+[λ00λ])
p(λ)=determinante([13122]+[-λ00-λ])p(λ)=determinante([13122]+[λ00λ])
p(λ)=determinante([13122]+[-λ00-λ])p(λ)=determinante([13122]+[λ00λ])
Paso 1.4.2
Suma los elementos correspondientes.
p(λ)=determinante[1-λ3+012+02-λ]p(λ)=determinante[1λ3+012+02λ]
Paso 1.4.3
Simplify each element.
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Paso 1.4.3.1
Suma 33 y 00.
p(λ)=determinante[1-λ312+02-λ]p(λ)=determinante[1λ312+02λ]
Paso 1.4.3.2
Suma 1212 y 00.
p(λ)=determinante[1-λ3122-λ]p(λ)=determinante[1λ3122λ]
p(λ)=determinante[1-λ3122-λ]p(λ)=determinante[1λ3122λ]
p(λ)=determinante[1-λ3122-λ]p(λ)=determinante[1λ3122λ]
Paso 1.5
Find the determinant.
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Paso 1.5.1
El determinante de una matriz 2×22×2 puede obtenerse usando la fórmula |abcd|=ad-cbabcd=adcb.
p(λ)=(1-λ)(2-λ)-123p(λ)=(1λ)(2λ)123
Paso 1.5.2
Simplifica el determinante.
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Paso 1.5.2.1
Simplifica cada término.
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Paso 1.5.2.1.1
Expande (1-λ)(2-λ)(1λ)(2λ) con el método PEIU (primero, exterior, interior, ultimo).
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Paso 1.5.2.1.1.1
Aplica la propiedad distributiva.
p(λ)=1(2-λ)-λ(2-λ)-123p(λ)=1(2λ)λ(2λ)123
Paso 1.5.2.1.1.2
Aplica la propiedad distributiva.
p(λ)=12+1(-λ)-λ(2-λ)-123p(λ)=12+1(λ)λ(2λ)123
Paso 1.5.2.1.1.3
Aplica la propiedad distributiva.
p(λ)=12+1(-λ)-λ2-λ(-λ)-123p(λ)=12+1(λ)λ2λ(λ)123
p(λ)=12+1(-λ)-λ2-λ(-λ)-123p(λ)=12+1(λ)λ2λ(λ)123
Paso 1.5.2.1.2
Simplifica y combina los términos similares.
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Paso 1.5.2.1.2.1
Simplifica cada término.
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Paso 1.5.2.1.2.1.1
Multiplica 22 por 11.
p(λ)=2+1(-λ)-λ2-λ(-λ)-123p(λ)=2+1(λ)λ2λ(λ)123
Paso 1.5.2.1.2.1.2
Multiplica -λλ por 11.
p(λ)=2-λ-λ2-λ(-λ)-123p(λ)=2λλ2λ(λ)123
Paso 1.5.2.1.2.1.3
Multiplica 22 por -11.
p(λ)=2-λ-2λ-λ(-λ)-123p(λ)=2λ2λλ(λ)123
Paso 1.5.2.1.2.1.4
Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.
p(λ)=2-λ-2λ-1-1λλ-123p(λ)=2λ2λ11λλ123
Paso 1.5.2.1.2.1.5
Multiplica λλ por λλ sumando los exponentes.
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Paso 1.5.2.1.2.1.5.1
Mueve λλ.
p(λ)=2-λ-2λ-1-1(λλ)-123p(λ)=2λ2λ11(λλ)123
Paso 1.5.2.1.2.1.5.2
Multiplica λλ por λλ.
p(λ)=2-λ-2λ-1-1λ2-123p(λ)=2λ2λ11λ2123
p(λ)=2-λ-2λ-1-1λ2-123p(λ)=2λ2λ11λ2123
Paso 1.5.2.1.2.1.6
Multiplica -11 por -11.
p(λ)=2-λ-2λ+1λ2-123p(λ)=2λ2λ+1λ2123
Paso 1.5.2.1.2.1.7
Multiplica λ2λ2 por 11.
p(λ)=2-λ-2λ+λ2-123p(λ)=2λ2λ+λ2123
p(λ)=2-λ-2λ+λ2-123p(λ)=2λ2λ+λ2123
Paso 1.5.2.1.2.2
Resta 2λ2λ de -λλ.
p(λ)=2-3λ+λ2-123p(λ)=23λ+λ2123
p(λ)=2-3λ+λ2-123p(λ)=23λ+λ2123
Paso 1.5.2.1.3
Multiplica -1212 por 33.
p(λ)=2-3λ+λ2-36p(λ)=23λ+λ236
p(λ)=2-3λ+λ2-36p(λ)=23λ+λ236
Paso 1.5.2.2
Resta 3636 de 22.
p(λ)=-3λ+λ2-34p(λ)=3λ+λ234
Paso 1.5.2.3
Reordena -3λ3λ y λ2λ2.
p(λ)=λ2-3λ-34p(λ)=λ23λ34
p(λ)=λ2-3λ-34p(λ)=λ23λ34
p(λ)=λ2-3λ-34p(λ)=λ23λ34
Paso 1.6
Establece el polinomio característico igual a 00 para obtener los valores propios λλ.
λ2-3λ-34=0λ23λ34=0
Paso 1.7
Resuelve λλ
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Paso 1.7.1
Usa la fórmula cuadrática para obtener las soluciones.
-b±b2-4(ac)2ab±b24(ac)2a
Paso 1.7.2
Sustituye los valores a=1a=1, b=-3b=3 y c=-34c=34 en la fórmula cuadrática y resuelve λλ.
3±(-3)2-4(1-34)213±(3)24(134)21
Paso 1.7.3
Simplifica.
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Paso 1.7.3.1
Simplifica el numerador.
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Paso 1.7.3.1.1
Eleva -33 a la potencia de 22.
λ=3±9-41-3421λ=3±9413421
Paso 1.7.3.1.2
Multiplica -41-344134.
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Paso 1.7.3.1.2.1
Multiplica -44 por 11.
λ=3±9-4-3421λ=3±943421
Paso 1.7.3.1.2.2
Multiplica -44 por -3434.
λ=3±9+13621λ=3±9+13621
λ=3±9+13621λ=3±9+13621
Paso 1.7.3.1.3
Suma 99 y 136136.
λ=3±14521λ=3±14521
λ=3±14521λ=3±14521
Paso 1.7.3.2
Multiplica 22 por 11.
λ=3±1452λ=3±1452
λ=3±1452λ=3±1452
Paso 1.7.4
La respuesta final es la combinación de ambas soluciones.
λ=3+1452,3-1452λ=3+1452,31452
λ=3+1452,3-1452λ=3+1452,31452
λ=3+1452,3-1452λ=3+1452,31452
Paso 2
The eigenvector is equal to the null space of the matrix minus the eigenvalue times the identity matrix where NN is the null space and II is the identity matrix.
εA=N(A-λI2)εA=N(AλI2)
Paso 3
Find the eigenvector using the eigenvalue λ=3+1452λ=3+1452.
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Paso 3.1
Sustituye los valores conocidos en la fórmula.
N([13122]-3+1452[1001])N([13122]3+1452[1001])
Paso 3.2
Simplifica.
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Paso 3.2.1
Simplifica cada término.
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Paso 3.2.1.1
Multiplica -3+14523+1452 por cada elemento de la matriz.
[13122]+[-3+14521-3+14520-3+14520-3+14521][13122]+3+145213+145203+145203+14521
Paso 3.2.1.2
Simplifica cada elemento de la matriz.
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Paso 3.2.1.2.1
Multiplica -11 por 11.
[13122]+[-3+1452-3+14520-3+14520-3+14521][13122]+3+14523+145203+145203+14521
Paso 3.2.1.2.2
Multiplica -3+145203+14520.
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Paso 3.2.1.2.2.1
Multiplica 00 por -11.
[13122]+[-3+145203+1452-3+14520-3+14521][13122]+3+145203+14523+145203+14521
Paso 3.2.1.2.2.2
Multiplica 00 por 3+14523+1452.
[13122]+[-3+14520-3+14520-3+14521][13122]+3+145203+145203+14521
[13122]+[-3+14520-3+14520-3+14521][13122]+3+145203+145203+14521
Paso 3.2.1.2.3
Multiplica -3+145203+14520.
Toca para ver más pasos...
Paso 3.2.1.2.3.1
Multiplica 00 por -11.
[13122]+[-3+1452003+1452-3+14521][13122]+3+1452003+14523+14521
Paso 3.2.1.2.3.2
Multiplica 00 por 3+14523+1452.
[13122]+[-3+145200-3+14521][13122]+3+1452003+14521
[13122]+[-3+145200-3+14521][13122]+3+1452003+14521
Paso 3.2.1.2.4
Multiplica -1 por 1.
[13122]+[-3+145200-3+1452]
[13122]+[-3+145200-3+1452]
[13122]+[-3+145200-3+1452]
Paso 3.2.2
Suma los elementos correspondientes.
[1-3+14523+012+02-3+1452]
Paso 3.2.3
Simplify each element.
Toca para ver más pasos...
Paso 3.2.3.1
Escribe 1 como una fracción con un denominador común.
[22-3+14523+012+02-3+1452]
Paso 3.2.3.2
Combina los numeradores sobre el denominador común.
[2-(3+145)23+012+02-3+1452]
Paso 3.2.3.3
Simplifica el numerador.
Toca para ver más pasos...
Paso 3.2.3.3.1
Aplica la propiedad distributiva.
[2-13-14523+012+02-3+1452]
Paso 3.2.3.3.2
Multiplica -1 por 3.
[2-3-14523+012+02-3+1452]
Paso 3.2.3.3.3
Resta 3 de 2.
[-1-14523+012+02-3+1452]
[-1-14523+012+02-3+1452]
Paso 3.2.3.4
Reescribe -1 como -1(1).
[-1(1)-14523+012+02-3+1452]
Paso 3.2.3.5
Factoriza -1 de -145.
[-1(1)-(145)23+012+02-3+1452]
Paso 3.2.3.6
Factoriza -1 de -1(1)-(145).
[-1(1+145)23+012+02-3+1452]
Paso 3.2.3.7
Mueve el negativo al frente de la fracción.
[-1+14523+012+02-3+1452]
Paso 3.2.3.8
Suma 3 y 0.
[-1+1452312+02-3+1452]
Paso 3.2.3.9
Suma 12 y 0.
[-1+14523122-3+1452]
Paso 3.2.3.10
Para escribir 2 como una fracción con un denominador común, multiplica por 22.
[-1+1452312222-3+1452]
Paso 3.2.3.11
Combina 2 y 22.
[-1+1452312222-3+1452]
Paso 3.2.3.12
Combina los numeradores sobre el denominador común.
[-1+145231222-(3+145)2]
Paso 3.2.3.13
Simplifica el numerador.
Toca para ver más pasos...
Paso 3.2.3.13.1
Multiplica 2 por 2.
[-1+14523124-(3+145)2]
Paso 3.2.3.13.2
Aplica la propiedad distributiva.
[-1+14523124-13-1452]
Paso 3.2.3.13.3
Multiplica -1 por 3.
[-1+14523124-3-1452]
Paso 3.2.3.13.4
Resta 3 de 4.
[-1+14523121-1452]
[-1+14523121-1452]
[-1+14523121-1452]
[-1+14523121-1452]
Paso 3.3
Find the null space when λ=3+1452.
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Paso 3.3.1
Write as an augmented matrix for Ax=0.
[-1+145230121-14520]
Paso 3.3.2
Obtén la forma escalonada reducida por filas.
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Paso 3.3.2.1
Multiply each element of R1 by -21+145 to make the entry at 1,1 a 1.
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Paso 3.3.2.1.1
Multiply each element of R1 by -21+145 to make the entry at 1,1 a 1.
[-21+145(-1+1452)-21+1453-21+1450121-14520]
Paso 3.3.2.1.2
Simplifica R1.
[11-145240121-14520]
[11-145240121-14520]
Paso 3.3.2.2
Perform the row operation R2=R2-12R1 to make the entry at 2,1 a 0.
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Paso 3.3.2.2.1
Perform the row operation R2=R2-12R1 to make the entry at 2,1 a 0.
[11-14524012-1211-1452-121-145240-120]
Paso 3.3.2.2.2
Simplifica R2.
[11-145240000]
[11-145240000]
[11-145240000]
Paso 3.3.3
Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.
x+1-14524y=0
0=0
Paso 3.3.4
Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.
[xy]=[-y24+145y24y]
Paso 3.3.5
Write the solution as a linear combination of vectors.
[xy]=y[-124+145241]
Paso 3.3.6
Write as a solution set.
{y[-124+145241]|yR}
Paso 3.3.7
The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.
{[-124+145241]}
{[-124+145241]}
{[-124+145241]}
Paso 4
Find the eigenvector using the eigenvalue λ=3-1452.
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Paso 4.1
Sustituye los valores conocidos en la fórmula.
N([13122]-3-1452[1001])
Paso 4.2
Simplifica.
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Paso 4.2.1
Simplifica cada término.
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Paso 4.2.1.1
Multiplica -3-1452 por cada elemento de la matriz.
[13122]+[-3-14521-3-14520-3-14520-3-14521]
Paso 4.2.1.2
Simplifica cada elemento de la matriz.
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Paso 4.2.1.2.1
Multiplica -1 por 1.
[13122]+[-3-1452-3-14520-3-14520-3-14521]
Paso 4.2.1.2.2
Multiplica -3-14520.
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Paso 4.2.1.2.2.1
Multiplica 0 por -1.
[13122]+[-3-145203-1452-3-14520-3-14521]
Paso 4.2.1.2.2.2
Multiplica 0 por 3-1452.
[13122]+[-3-14520-3-14520-3-14521]
[13122]+[-3-14520-3-14520-3-14521]
Paso 4.2.1.2.3
Multiplica -3-14520.
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Paso 4.2.1.2.3.1
Multiplica 0 por -1.
[13122]+[-3-1452003-1452-3-14521]
Paso 4.2.1.2.3.2
Multiplica 0 por 3-1452.
[13122]+[-3-145200-3-14521]
[13122]+[-3-145200-3-14521]
Paso 4.2.1.2.4
Multiplica -1 por 1.
[13122]+[-3-145200-3-1452]
[13122]+[-3-145200-3-1452]
[13122]+[-3-145200-3-1452]
Paso 4.2.2
Suma los elementos correspondientes.
[1-3-14523+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3
Simplify each element.
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Paso 4.2.3.1
Escribe 1 como una fracción con un denominador común.
[22-3-14523+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.2
Combina los numeradores sobre el denominador común.
[2-(3-145)23+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.3
Simplifica el numerador.
Toca para ver más pasos...
Paso 4.2.3.3.1
Aplica la propiedad distributiva.
[2-13--14523+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.3.2
Multiplica -1 por 3.
[2-3--14523+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.3.3
Multiplica --145.
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Paso 4.2.3.3.3.1
Multiplica -1 por -1.
[2-3+114523+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.3.3.2
Multiplica 145 por 1.
[2-3+14523+012+02-3-1452]
[2-3+14523+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.3.4
Resta 3 de 2.
[-1+14523+012+02-3-1452]
[-1+14523+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.4
Reescribe -1 como -1(1).
[-1(1)+14523+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.5
Factoriza -1 de 145.
[-1(1)-1(-145)23+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.6
Factoriza -1 de -1(1)-1(-145).
[-1(1-145)23+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.7
Mueve el negativo al frente de la fracción.
[-1-14523+012+02-3-1452]
Paso 4.2.3.8
Suma 3 y 0.
[-1-1452312+02-3-1452]
Paso 4.2.3.9
Suma 12 y 0.
[-1-14523122-3-1452]
Paso 4.2.3.10
Para escribir 2 como una fracción con un denominador común, multiplica por 22.
[-1-1452312222-3-1452]
Paso 4.2.3.11
Combina 2 y 22.
[-1-1452312222-3-1452]
Paso 4.2.3.12
Combina los numeradores sobre el denominador común.
[-1-145231222-(3-145)2]
Paso 4.2.3.13
Simplifica el numerador.
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Paso 4.2.3.13.1
Multiplica 2 por 2.
[-1-14523124-(3-145)2]
Paso 4.2.3.13.2
Aplica la propiedad distributiva.
[-1-14523124-13--1452]
Paso 4.2.3.13.3
Multiplica -1 por 3.
[-1-14523124-3--1452]
Paso 4.2.3.13.4
Multiplica --145.
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Paso 4.2.3.13.4.1
Multiplica -1 por -1.
[-1-14523124-3+11452]
Paso 4.2.3.13.4.2
Multiplica 145 por 1.
[-1-14523124-3+1452]
[-1-14523124-3+1452]
Paso 4.2.3.13.5
Resta 3 de 4.
[-1-14523121+1452]
[-1-14523121+1452]
[-1-14523121+1452]
[-1-14523121+1452]
Paso 4.3
Find the null space when λ=3-1452.
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Paso 4.3.1
Write as an augmented matrix for Ax=0.
[-1-145230121+14520]
Paso 4.3.2
Obtén la forma escalonada reducida por filas.
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Paso 4.3.2.1
Multiply each element of R1 by -21-145 to make the entry at 1,1 a 1.
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Paso 4.3.2.1.1
Multiply each element of R1 by -21-145 to make the entry at 1,1 a 1.
[-21-145(-1-1452)-21-1453-21-1450121+14520]
Paso 4.3.2.1.2
Simplifica R1.
[11+145240121+14520]
[11+145240121+14520]
Paso 4.3.2.2
Perform the row operation R2=R2-12R1 to make the entry at 2,1 a 0.
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Paso 4.3.2.2.1
Perform the row operation R2=R2-12R1 to make the entry at 2,1 a 0.
[11+14524012-1211+1452-121+145240-120]
Paso 4.3.2.2.2
Simplifica R2.
[11+145240000]
[11+145240000]
[11+145240000]
Paso 4.3.3
Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.
x+1+14524y=0
0=0
Paso 4.3.4
Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.
[xy]=[-y24-145y24y]
Paso 4.3.5
Write the solution as a linear combination of vectors.
[xy]=y[-124-145241]
Paso 4.3.6
Write as a solution set.
{y[-124-145241]|yR}
Paso 4.3.7
The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.
{[-124-145241]}
{[-124-145241]}
{[-124-145241]}
Paso 5
The eigenspace of A is the list of the vector space for each eigenvalue.
{[-124+145241],[-124-145241]}
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