Matemática discreta Ejemplos

$[\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}]$

Paso 1

Establece la fórmula para obtener la ecuación característica $p (λ)$ .

$p (λ) = determinante (A - λ I_{3})$

Paso 2

La matriz de identidades o matriz unidad de tamaño $3$ es la matriz cuadrada $3 \times 3$ con unos en la diagonal principal y ceros en los otros lugares.

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

Paso 3

Sustituye los valores conocidos en $p (λ) = determinante (A - λ I_{3})$ .

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Paso 3.1

Sustituye $[\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}]$ por $A$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] - λ I_{3})$

Paso 3.2

Sustituye $[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}]$ por $I_{3}$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] - λ [\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}])$

Paso 4

Simplifica.

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Paso 4.1

Simplifica cada término.

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Paso 4.1.1

Multiplica $- λ$ por cada elemento de la matriz.

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2

Simplifica cada elemento de la matriz.

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Paso 4.1.2.1

Multiplica $- 1$ por $1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.2

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 4.1.2.2.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 λ & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.2.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.3

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 4.1.2.3.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 λ \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.3.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.4

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 4.1.2.4.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 λ & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.4.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.5

Multiplica $- 1$ por $1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.6

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 4.1.2.6.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 λ \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.6.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.7

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 4.1.2.7.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 λ & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.7.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.8

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 4.1.2.8.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & 0 λ & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.8.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 4.1.2.9

Multiplica $- 1$ por $1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 0 & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & 0 & - λ \end{array}])$

Paso 4.2

Suma los elementos correspondientes.

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} 0 - λ & 0.1 + 0 & 0.9 + 0 \\ 0.6 + 0 & 0 - λ & 0.4 + 0 \\ 0.9 + 0 & 0.1 + 0 & 0 - λ \end{array}]$

Paso 4.3

Simplify each element.

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Paso 4.3.1

Resta $λ$ de $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - λ & 0.1 + 0 & 0.9 + 0 \\ 0.6 + 0 & 0 - λ & 0.4 + 0 \\ 0.9 + 0 & 0.1 + 0 & 0 - λ \end{array}]$

Paso 4.3.2

Suma $0.1$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - λ & 0.1 & 0.9 + 0 \\ 0.6 + 0 & 0 - λ & 0.4 + 0 \\ 0.9 + 0 & 0.1 + 0 & 0 - λ \end{array}]$

Paso 4.3.3

Suma $0.9$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - λ & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 + 0 & 0 - λ & 0.4 + 0 \\ 0.9 + 0 & 0.1 + 0 & 0 - λ \end{array}]$

Paso 4.3.4

Suma $0.6$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - λ & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & 0 - λ & 0.4 + 0 \\ 0.9 + 0 & 0.1 + 0 & 0 - λ \end{array}]$

Paso 4.3.5

Resta $λ$ de $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - λ & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & - λ & 0.4 + 0 \\ 0.9 + 0 & 0.1 + 0 & 0 - λ \end{array}]$

Paso 4.3.6

Suma $0.4$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - λ & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & - λ & 0.4 \\ 0.9 + 0 & 0.1 + 0 & 0 - λ \end{array}]$

Paso 4.3.7

Suma $0.9$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - λ & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & - λ & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 + 0 & 0 - λ \end{array}]$

Paso 4.3.8

Suma $0.1$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - λ & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & - λ & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & 0 - λ \end{array}]$

Paso 4.3.9

Resta $λ$ de $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - λ & 0.1 & 0.9 \\ 0.6 & - λ & 0.4 \\ 0.9 & 0.1 & - λ \end{array}]$

Paso 5

Find the determinant.

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Paso 5.1

Choose the row or column with the most $0$ elements. If there are no $0$ elements choose any row or column. Multiply every element in row $1$ by its cofactor and add.

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Paso 5.1.1

Consider the corresponding sign chart.

$| \begin{array}{c} + & - & + \\ - & + & - \\ + & - & + \end{array} |$

Paso 5.1.2

The cofactor is the minor with the sign changed if the indices match a $-$ position on the sign chart.

Paso 5.1.3

The minor for $a_{11}$ is the determinant with row $1$ and column $1$ deleted.

$| \begin{array}{c} - λ & 0.4 \\ 0.1 & - λ \end{array} |$

Paso 5.1.4

Multiply element $a_{11}$ by its cofactor.

$- λ | \begin{array}{c} - λ & 0.4 \\ 0.1 & - λ \end{array} |$

Paso 5.1.5

The minor for $a_{12}$ is the determinant with row $1$ and column $2$ deleted.

$| \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} |$

Paso 5.1.6

Multiply element $a_{12}$ by its cofactor.

$- 0.1 | \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} |$

Paso 5.1.7

The minor for $a_{13}$ is the determinant with row $1$ and column $3$ deleted.

$| \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.1.8

Multiply element $a_{13}$ by its cofactor.

$0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.1.9

Add the terms together.

$p (λ) = - λ | \begin{array}{c} - λ & 0.4 \\ 0.1 & - λ \end{array} | - 0.1 | \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} | + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.2

Evalúa $| \begin{array}{c} - λ & 0.4 \\ 0.1 & - λ \end{array} |$ .

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Paso 5.2.1

El determinante de una matriz $2 \times 2$ puede obtenerse usando la fórmula $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

$p (λ) = - λ (- λ (- λ) - 0.1 \cdot 0.4) - 0.1 | \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} | + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.2.2

Simplifica cada término.

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Paso 5.2.2.1

Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.

$p (λ) = - λ (- 1 \cdot - 1 λ \cdot λ - 0.1 \cdot 0.4) - 0.1 | \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} | + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.2.2.2

Multiplica $λ$ por $λ$ sumando los exponentes.

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Paso 5.2.2.2.1

Mueve $λ$ .

$p (λ) = - λ (- 1 \cdot - 1 (λ \cdot λ) - 0.1 \cdot 0.4) - 0.1 | \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} | + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.2.2.2.2

Multiplica $λ$ por $λ$ .

$p (λ) = - λ (- 1 \cdot - 1 λ^{2} - 0.1 \cdot 0.4) - 0.1 | \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} | + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.2.2.3

Multiplica $- 1$ por $- 1$ .

$p (λ) = - λ (1 λ^{2} - 0.1 \cdot 0.4) - 0.1 | \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} | + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.2.2.4

Multiplica $λ^{2}$ por $1$ .

$p (λ) = - λ (λ^{2} - 0.1 \cdot 0.4) - 0.1 | \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} | + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.2.2.5

Multiplica $- 0.1$ por $0.4$ .

$p (λ) = - λ (λ^{2} - 0.04) - 0.1 | \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} | + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.3

Evalúa $| \begin{array}{c} 0.6 & 0.4 \\ 0.9 & - λ \end{array} |$ .

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Paso 5.3.1

El determinante de una matriz $2 \times 2$ puede obtenerse usando la fórmula $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

$p (λ) = - λ (λ^{2} - 0.04) - 0.1 (0.6 (- λ) - 0.9 \cdot 0.4) + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.3.2

Simplifica cada término.

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Paso 5.3.2.1

Multiplica $- 1$ por $0.6$ .

$p (λ) = - λ (λ^{2} - 0.04) - 0.1 (- 0.6 λ - 0.9 \cdot 0.4) + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.3.2.2

Multiplica $- 0.9$ por $0.4$ .

$p (λ) = - λ (λ^{2} - 0.04) - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 | \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$

Paso 5.4

Evalúa $| \begin{array}{c} 0.6 & - λ \\ 0.9 & 0.1 \end{array} |$ .

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Paso 5.4.1

El determinante de una matriz $2 \times 2$ puede obtenerse usando la fórmula $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

$p (λ) = - λ (λ^{2} - 0.04) - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 (0.6 \cdot 0.1 - 0.9 (- λ))$

Paso 5.4.2

Simplifica el determinante.

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Paso 5.4.2.1

Simplifica cada término.

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Paso 5.4.2.1.1

Multiplica $0.6$ por $0.1$ .

$p (λ) = - λ (λ^{2} - 0.04) - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 (0.06 - 0.9 (- λ))$

Paso 5.4.2.1.2

Multiplica $- 1$ por $- 0.9$ .

$p (λ) = - λ (λ^{2} - 0.04) - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 (0.06 + 0.9 λ)$

Paso 5.4.2.2

Reordena $0.06$ y $0.9 λ$ .

$p (λ) = - λ (λ^{2} - 0.04) - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 (0.9 λ + 0.06)$

Paso 5.5

Simplifica el determinante.

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Paso 5.5.1

Simplifica cada término.

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Paso 5.5.1.1

Aplica la propiedad distributiva.

$p (λ) = - λ \cdot λ^{2} - λ \cdot - 0.04 - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 (0.9 λ + 0.06)$

Paso 5.5.1.2

Multiplica $λ$ por $λ^{2}$ sumando los exponentes.

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Paso 5.5.1.2.1

Mueve $λ^{2}$ .

$p (λ) = - (λ^{2} λ) - λ \cdot - 0.04 - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 (0.9 λ + 0.06)$

Paso 5.5.1.2.2

Multiplica $λ^{2}$ por $λ$ .

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Paso 5.5.1.2.2.1

Eleva $λ$ a la potencia de $1$ .

$p (λ) = - (λ^{2} λ^{1}) - λ \cdot - 0.04 - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 (0.9 λ + 0.06)$

Paso 5.5.1.2.2.2

Usa la regla de la potencia $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ para combinar exponentes.

$p (λ) = - λ^{2 + 1} - λ \cdot - 0.04 - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 (0.9 λ + 0.06)$

Paso 5.5.1.2.3

Suma $2$ y $1$ .

$p (λ) = - λ^{3} - λ \cdot - 0.04 - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 (0.9 λ + 0.06)$

Paso 5.5.1.3

Multiplica $- 0.04$ por $- 1$ .

$p (λ) = - λ^{3} + 0.04 λ - 0.1 (- 0.6 λ - 0.36) + 0.9 (0.9 λ + 0.06)$

Paso 5.5.1.4

Aplica la propiedad distributiva.

$p (λ) = - λ^{3} + 0.04 λ - 0.1 (- 0.6 λ) - 0.1 \cdot - 0.36 + 0.9 (0.9 λ + 0.06)$

Paso 5.5.1.5

Multiplica $- 0.6$ por $- 0.1$ .

$p (λ) = - λ^{3} + 0.04 λ + 0.06 λ - 0.1 \cdot - 0.36 + 0.9 (0.9 λ + 0.06)$

Paso 5.5.1.6

Multiplica $- 0.1$ por $- 0.36$ .

$p (λ) = - λ^{3} + 0.04 λ + 0.06 λ + 0.036 + 0.9 (0.9 λ + 0.06)$

Paso 5.5.1.7

Aplica la propiedad distributiva.

$p (λ) = - λ^{3} + 0.04 λ + 0.06 λ + 0.036 + 0.9 (0.9 λ) + 0.9 \cdot 0.06$

Paso 5.5.1.8

Multiplica $0.9$ por $0.9$ .

$p (λ) = - λ^{3} + 0.04 λ + 0.06 λ + 0.036 + 0.81 λ + 0.9 \cdot 0.06$

Paso 5.5.1.9

Multiplica $0.9$ por $0.06$ .

$p (λ) = - λ^{3} + 0.04 λ + 0.06 λ + 0.036 + 0.81 λ + 0.054$

Paso 5.5.2

Suma $0.04 λ$ y $0.06 λ$ .

$p (λ) = - λ^{3} + 0.1 λ + 0.036 + 0.81 λ + 0.054$

Paso 5.5.3

Suma $0.1 λ$ y $0.81 λ$ .

$p (λ) = - λ^{3} + 0.91 λ + 0.036 + 0.054$

Paso 5.5.4

Suma $0.036$ y $0.054$ .

$p (λ) = - λ^{3} + 0.91 λ + 0.09$

Paso 6

Establece el polinomio característico igual a $0$ para obtener los valores propios $λ$ .

$- λ^{3} + 0.91 λ + 0.09 = 0$

Paso 7

Resuelve $λ$

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Paso 7.1

Grafica cada lado de la ecuación. La solución es el valor x del punto de intersección.

$λ \approx - 0.9, - 0.1, 1$