Álgebra lineal Ejemplos

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}]$

Paso 1

Obtén los valores propios.

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Paso 1.1

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

$p (λ) = determinante (A - λ I_{3})$

Paso 1.2

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 1.3

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

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Paso 1.3.1

Sustituye $[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}]$ por $A$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] - λ I_{3})$

Paso 1.3.2

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

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] - λ [\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}])$

Paso 1.4

Simplifica.

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Paso 1.4.1

Simplifica cada término.

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Paso 1.4.1.1

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

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2

Simplifica cada elemento de la matriz.

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Paso 1.4.1.2.1

Multiplica $- 1$ por $1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.2

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 1.4.1.2.2.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 λ & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.2.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.3

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 1.4.1.2.3.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 λ \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.3.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.4

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 1.4.1.2.4.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 λ & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.4.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.5

Multiplica $- 1$ por $1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.6

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 1.4.1.2.6.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 λ \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.6.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.7

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 1.4.1.2.7.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 λ & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.7.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.8

Multiplica $- λ \cdot 0$ .

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Paso 1.4.1.2.8.1

Multiplica $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & 0 λ & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.8.2

Multiplica $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Paso 1.4.1.2.9

Multiplica $- 1$ por $1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & 0 & - λ \end{array}])$

Paso 1.4.2

Suma los elementos correspondientes.

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - 2 - λ & - 1 + 0 & - 1 + 0 \\ - 2 + 0 & - 3 - λ & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 - λ \end{array}]$

Paso 1.4.3

Simplify each element.

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Paso 1.4.3.1

Suma $- 1$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - 2 - λ & - 1 & - 1 + 0 \\ - 2 + 0 & - 3 - λ & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 - λ \end{array}]$

Paso 1.4.3.2

Suma $- 1$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - 2 - λ & - 1 & - 1 \\ - 2 + 0 & - 3 - λ & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 - λ \end{array}]$

Paso 1.4.3.3

Suma $- 2$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - 2 - λ & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 - λ & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 - λ \end{array}]$

Paso 1.4.3.4

Suma $- 2$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - 2 - λ & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 - λ & - 2 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 - λ \end{array}]$

Paso 1.4.3.5

Suma $2$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - 2 - λ & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 - λ & - 2 \\ 2 & 2 + 0 & 1 - λ \end{array}]$

Paso 1.4.3.6

Suma $2$ y $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} - 2 - λ & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 - λ & - 2 \\ 2 & 2 & 1 - λ \end{array}]$

Paso 1.5

Find the determinant.

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Paso 1.5.1

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 1.5.1.1

Consider the corresponding sign chart.

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

Paso 1.5.1.2

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

Paso 1.5.1.3

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

$| \begin{array}{c} - 3 - λ & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} |$

Paso 1.5.1.4

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

$(- 2 - λ) | \begin{array}{c} - 3 - λ & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} |$

Paso 1.5.1.5

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

$| \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} |$

Paso 1.5.1.6

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

$1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} |$

Paso 1.5.1.7

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

$| \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.1.8

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

$- 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.1.9

Add the terms together.

$p (λ) = (- 2 - λ) | \begin{array}{c} - 3 - λ & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2

Evalúa $| \begin{array}{c} - 3 - λ & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} |$ .

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Paso 1.5.2.1

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

$p (λ) = (- 2 - λ) ((- 3 - λ) (1 - λ) - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2

Simplifica el determinante.

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Paso 1.5.2.2.1

Simplifica cada término.

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Paso 1.5.2.2.1.1

Expande $(- 3 - λ) (1 - λ)$ con el método PEIU (primero, exterior, interior, ultimo).

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Paso 1.5.2.2.1.1.1

Aplica la propiedad distributiva.

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 (1 - λ) - λ (1 - λ) - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.1.2

Aplica la propiedad distributiva.

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 \cdot 1 - 3 (- λ) - λ (1 - λ) - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.1.3

Aplica la propiedad distributiva.

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 \cdot 1 - 3 (- λ) - λ \cdot 1 - λ (- λ) - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.2

Simplifica y combina los términos similares.

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Paso 1.5.2.2.1.2.1

Simplifica cada término.

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Paso 1.5.2.2.1.2.1.1

Multiplica $- 3$ por $1$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 - 3 (- λ) - λ \cdot 1 - λ (- λ) - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.2.1.2

Multiplica $- 1$ por $- 3$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 + 3 λ - λ \cdot 1 - λ (- λ) - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.2.1.3

Multiplica $- 1$ por $1$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 + 3 λ - λ - λ (- λ) - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.2.1.4

Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 + 3 λ - λ - 1 \cdot - 1 λ \cdot λ - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.2.1.5

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

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Paso 1.5.2.2.1.2.1.5.1

Mueve $λ$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 + 3 λ - λ - 1 \cdot - 1 (λ \cdot λ) - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.2.1.5.2

Multiplica $λ$ por $λ$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 + 3 λ - λ - 1 \cdot - 1 λ^{2} - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.2.1.6

Multiplica $- 1$ por $- 1$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 + 3 λ - λ + 1 λ^{2} - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.2.1.7

Multiplica $λ^{2}$ por $1$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 + 3 λ - λ + λ^{2} - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.2.2

Resta $λ$ de $3 λ$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 + 2 λ + λ^{2} - 2 \cdot - 2) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.1.3

Multiplica $- 2$ por $- 2$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (- 3 + 2 λ + λ^{2} + 4) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.2

Suma $- 3$ y $4$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (2 λ + λ^{2} + 1) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.2.2.3

Reordena $2 λ$ y $λ^{2}$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} | - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.3

Evalúa $| \begin{array}{c} - 2 & - 2 \\ 2 & 1 - λ \end{array} |$ .

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Paso 1.5.3.1

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

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (- 2 (1 - λ) - 2 \cdot - 2) - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.3.2

Simplifica el determinante.

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Paso 1.5.3.2.1

Simplifica cada término.

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Paso 1.5.3.2.1.1

Aplica la propiedad distributiva.

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (- 2 \cdot 1 - 2 (- λ) - 2 \cdot - 2) - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.3.2.1.2

Multiplica $- 2$ por $1$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (- 2 - 2 (- λ) - 2 \cdot - 2) - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.3.2.1.3

Multiplica $- 1$ por $- 2$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (- 2 + 2 λ - 2 \cdot - 2) - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.3.2.1.4

Multiplica $- 2$ por $- 2$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (- 2 + 2 λ + 4) - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.3.2.2

Suma $- 2$ y $4$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (2 λ + 2) - 1 | \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$

Paso 1.5.4

Evalúa $| \begin{array}{c} - 2 & - 3 - λ \\ 2 & 2 \end{array} |$ .

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Paso 1.5.4.1

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

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (2 λ + 2) - 1 (- 2 \cdot 2 - 2 (- 3 - λ))$

Paso 1.5.4.2

Simplifica el determinante.

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Paso 1.5.4.2.1

Simplifica cada término.

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Paso 1.5.4.2.1.1

Multiplica $- 2$ por $2$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (2 λ + 2) - 1 (- 4 - 2 (- 3 - λ))$

Paso 1.5.4.2.1.2

Aplica la propiedad distributiva.

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (2 λ + 2) - 1 (- 4 - 2 \cdot - 3 - 2 (- λ))$

Paso 1.5.4.2.1.3

Multiplica $- 2$ por $- 3$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (2 λ + 2) - 1 (- 4 + 6 - 2 (- λ))$

Paso 1.5.4.2.1.4

Multiplica $- 1$ por $- 2$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (2 λ + 2) - 1 (- 4 + 6 + 2 λ)$

Paso 1.5.4.2.2

Suma $- 4$ y $6$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (2 λ + 2) - 1 (2 + 2 λ)$

Paso 1.5.4.2.3

Reordena $2$ y $2 λ$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (2 λ + 2) - 1 (2 λ + 2)$

Paso 1.5.5

Simplifica el determinante.

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Paso 1.5.5.1

Combina los términos opuestos en $(- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 1 (2 λ + 2) - 1 (2 λ + 2)$ .

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Paso 1.5.5.1.1

Resta $1 (2 λ + 2)$ de $1 (2 λ + 2)$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1) + 0$

Paso 1.5.5.1.2

Suma $(- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1)$ y $0$ .

$p (λ) = (- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1)$

Paso 1.5.5.2

Expande $(- 2 - λ) (λ^{2} + 2 λ + 1)$ mediante la multiplicación de cada término de la primera expresión por cada término de la segunda expresión.

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 2 (2 λ) - 2 \cdot 1 - λ \cdot λ^{2} - λ (2 λ) - λ \cdot 1$

Paso 1.5.5.3

Simplifica cada término.

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Paso 1.5.5.3.1

Multiplica $2$ por $- 2$ .

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 4 λ - 2 \cdot 1 - λ \cdot λ^{2} - λ (2 λ) - λ \cdot 1$

Paso 1.5.5.3.2

Multiplica $- 2$ por $1$ .

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 4 λ - 2 - λ \cdot λ^{2} - λ (2 λ) - λ \cdot 1$

Paso 1.5.5.3.3

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

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Paso 1.5.5.3.3.1

Mueve $λ^{2}$ .

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 4 λ - 2 - (λ^{2} λ) - λ (2 λ) - λ \cdot 1$

Paso 1.5.5.3.3.2

Multiplica $λ^{2}$ por $λ$ .

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Paso 1.5.5.3.3.2.1

Eleva $λ$ a la potencia de $1$ .

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 4 λ - 2 - (λ^{2} λ^{1}) - λ (2 λ) - λ \cdot 1$

Paso 1.5.5.3.3.2.2

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

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

Paso 1.5.5.3.3.3

Suma $2$ y $1$ .

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 4 λ - 2 - λ^{3} - λ (2 λ) - λ \cdot 1$

Paso 1.5.5.3.4

Reescribe con la propiedad conmutativa de la multiplicación.

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 4 λ - 2 - λ^{3} - 1 \cdot 2 λ \cdot λ - λ \cdot 1$

Paso 1.5.5.3.5

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

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Paso 1.5.5.3.5.1

Mueve $λ$ .

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 4 λ - 2 - λ^{3} - 1 \cdot 2 (λ \cdot λ) - λ \cdot 1$

Paso 1.5.5.3.5.2

Multiplica $λ$ por $λ$ .

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 4 λ - 2 - λ^{3} - 1 \cdot 2 λ^{2} - λ \cdot 1$

Paso 1.5.5.3.6

Multiplica $- 1$ por $2$ .

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 4 λ - 2 - λ^{3} - 2 λ^{2} - λ \cdot 1$

Paso 1.5.5.3.7

Multiplica $- 1$ por $1$ .

$p (λ) = - 2 λ^{2} - 4 λ - 2 - λ^{3} - 2 λ^{2} - λ$

Paso 1.5.5.4

Resta $2 λ^{2}$ de $- 2 λ^{2}$ .

$p (λ) = - 4 λ^{2} - 4 λ - 2 - λ^{3} - λ$

Paso 1.5.5.5

Resta $λ$ de $- 4 λ$ .

$p (λ) = - 4 λ^{2} - 5 λ - 2 - λ^{3}$

Paso 1.5.5.6

Mueve $- 2$ .

$p (λ) = - 4 λ^{2} - 5 λ - λ^{3} - 2$

Paso 1.5.5.7

Mueve $- 5 λ$ .

$p (λ) = - 4 λ^{2} - λ^{3} - 5 λ - 2$

Paso 1.5.5.8

Reordena $- 4 λ^{2}$ y $- λ^{3}$ .

$p (λ) = - λ^{3} - 4 λ^{2} - 5 λ - 2$

Paso 1.6

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

$- λ^{3} - 4 λ^{2} - 5 λ - 2 = 0$

Paso 1.7

Resuelve $λ$

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Paso 1.7.1

Factoriza el lado izquierdo de la ecuación.

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Paso 1.7.1.1

Factoriza $- 1$ de $- λ^{3} - 4 λ^{2} - 5 λ - 2$ .

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Paso 1.7.1.1.1

Factoriza $- 1$ de $- λ^{3}$ .

$- (λ^{3}) - 4 λ^{2} - 5 λ - 2 = 0$

Paso 1.7.1.1.2

Factoriza $- 1$ de $- 4 λ^{2}$ .

$- (λ^{3}) - (4 λ^{2}) - 5 λ - 2 = 0$

Paso 1.7.1.1.3

Factoriza $- 1$ de $- 5 λ$ .

$- (λ^{3}) - (4 λ^{2}) - (5 λ) - 2 = 0$

Paso 1.7.1.1.4

Reescribe $- 2$ como $- 1 (2)$ .

$- (λ^{3}) - (4 λ^{2}) - (5 λ) - 1 \cdot 2 = 0$

Paso 1.7.1.1.5

Factoriza $- 1$ de $- (λ^{3}) - (4 λ^{2})$ .

$- (λ^{3} + 4 λ^{2}) - (5 λ) - 1 \cdot 2 = 0$

Paso 1.7.1.1.6

Factoriza $- 1$ de $- (λ^{3} + 4 λ^{2}) - (5 λ)$ .

$- (λ^{3} + 4 λ^{2} + 5 λ) - 1 \cdot 2 = 0$

Paso 1.7.1.1.7

Factoriza $- 1$ de $- (λ^{3} + 4 λ^{2} + 5 λ) - 1 (2)$ .

$- (λ^{3} + 4 λ^{2} + 5 λ + 2) = 0$

Paso 1.7.1.2

Factoriza $λ^{3} + 4 λ^{2} + 5 λ + 2$ mediante la prueba de raíces racionales.

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Paso 1.7.1.2.1

Si una función polinomial tiene coeficientes enteros, entonces todo cero racional tendrá la forma $\frac{p}{q}$ , donde $p$ es un factor de la constante y $q$ es un factor del coeficiente principal.

$p = \pm 1, \pm 2$

$q = \pm 1$

Paso 1.7.1.2.2

Obtén todas las combinaciones de $\pm \frac{p}{q}$ . Estas son las posibles raíces de la función polinomial.

$\pm 1, \pm 2$

Paso 1.7.1.2.3

Sustituye $- 1$ y simplifica la expresión. En este caso, la expresión es igual a $0$ , por lo que $- 1$ es una raíz del polinomio.

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Paso 1.7.1.2.3.1

Sustituye $- 1$ en el polinomio.

${(- 1)}^{3} + 4 {(- 1)}^{2} + 5 \cdot - 1 + 2$

Paso 1.7.1.2.3.2

Eleva $- 1$ a la potencia de $3$ .

$- 1 + 4 {(- 1)}^{2} + 5 \cdot - 1 + 2$

Paso 1.7.1.2.3.3

Eleva $- 1$ a la potencia de $2$ .

$- 1 + 4 \cdot 1 + 5 \cdot - 1 + 2$

Paso 1.7.1.2.3.4

Multiplica $4$ por $1$ .

$- 1 + 4 + 5 \cdot - 1 + 2$

Paso 1.7.1.2.3.5

Suma $- 1$ y $4$ .

$3 + 5 \cdot - 1 + 2$

Paso 1.7.1.2.3.6

Multiplica $5$ por $- 1$ .

$3 - 5 + 2$

Paso 1.7.1.2.3.7

Resta $5$ de $3$ .

$- 2 + 2$

Paso 1.7.1.2.3.8

Suma $- 2$ y $2$ .

$0$

Paso 1.7.1.2.4

Como $- 1$ es una raíz conocida, divide el polinomio por $λ + 1$ para obtener el polinomio del cociente. Este polinomio luego se puede usar para obtener las raíces restantes.

$\frac{λ^{3} + 4 λ^{2} + 5 λ + 2}{λ + 1}$

Paso 1.7.1.2.5

Divide $λ^{3} + 4 λ^{2} + 5 λ + 2$ por $λ + 1$ .

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Paso 1.7.1.2.5.1

Establece los polinomios que se dividirán. Si no hay un término para cada exponente, inserta uno con un valor de $0$ .

$λ$

$1$

$λ^{3}$

$4 λ^{2}$

$5 λ$

$2$

Paso 1.7.1.2.5.2

Divide el término de mayor orden en el dividendo $λ^{3}$ por el término de mayor orden en el divisor $λ$ .

					$λ^{2}$
	$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$

Paso 1.7.1.2.5.3

Multiplica el nuevo término del cociente por el divisor.

				$λ^{2}$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$

Paso 1.7.1.2.5.4

La expresión debe restarse del dividendo, así es que cambia todos los signos en $λ^{3} + λ^{2}$ .

				$λ^{2}$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$

Paso 1.7.1.2.5.5

Después de cambiar los signos, agrega el último dividendo del polinomio multiplicado para buscar el nuevo dividendo.

				$λ^{2}$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$

Paso 1.7.1.2.5.6

Retira los próximos términos del dividendo original hacia el dividendo actual.

				$λ^{2}$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$	+	$5 λ$

Paso 1.7.1.2.5.7

Divide el término de mayor orden en el dividendo $3 λ^{2}$ por el término de mayor orden en el divisor $λ$ .

				$λ^{2}$	+	$3 λ$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$	+	$5 λ$

Paso 1.7.1.2.5.8

Multiplica el nuevo término del cociente por el divisor.

				$λ^{2}$	+	$3 λ$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$	+	$5 λ$
					+	$3 λ^{2}$	+	$3 λ$

Paso 1.7.1.2.5.9

La expresión debe restarse del dividendo, así es que cambia todos los signos en $3 λ^{2} + 3 λ$ .

				$λ^{2}$	+	$3 λ$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$3 λ^{2}$	-	$3 λ$

Paso 1.7.1.2.5.10

Después de cambiar los signos, agrega el último dividendo del polinomio multiplicado para buscar el nuevo dividendo.

				$λ^{2}$	+	$3 λ$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$3 λ^{2}$	-	$3 λ$
							+	$2 λ$

Paso 1.7.1.2.5.11

Retira los próximos términos del dividendo original hacia el dividendo actual.

				$λ^{2}$	+	$3 λ$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$3 λ^{2}$	-	$3 λ$
							+	$2 λ$	+	$2$

Paso 1.7.1.2.5.12

Divide el término de mayor orden en el dividendo $2 λ$ por el término de mayor orden en el divisor $λ$ .

				$λ^{2}$	+	$3 λ$	+	$2$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$3 λ^{2}$	-	$3 λ$
							+	$2 λ$	+	$2$

Paso 1.7.1.2.5.13

Multiplica el nuevo término del cociente por el divisor.

				$λ^{2}$	+	$3 λ$	+	$2$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$3 λ^{2}$	-	$3 λ$
							+	$2 λ$	+	$2$
							+	$2 λ$	+	$2$

Paso 1.7.1.2.5.14

La expresión debe restarse del dividendo, así es que cambia todos los signos en $2 λ + 2$ .

				$λ^{2}$	+	$3 λ$	+	$2$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$3 λ^{2}$	-	$3 λ$
							+	$2 λ$	+	$2$
							-	$2 λ$	-	$2$

Paso 1.7.1.2.5.15

Después de cambiar los signos, agrega el último dividendo del polinomio multiplicado para buscar el nuevo dividendo.

				$λ^{2}$	+	$3 λ$	+	$2$
$λ$	+	$1$		$λ^{3}$	+	$4 λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$2$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$
					+	$3 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$3 λ^{2}$	-	$3 λ$
							+	$2 λ$	+	$2$
							-	$2 λ$	-	$2$
										$0$

Paso 1.7.1.2.5.16

Como el resto es $0$ , la respuesta final es el cociente.

$λ^{2} + 3 λ + 2$

Paso 1.7.1.2.6

Escribe $λ^{3} + 4 λ^{2} + 5 λ + 2$ como un conjunto de factores.

$- ((λ + 1) (λ^{2} + 3 λ + 2)) = 0$

Paso 1.7.1.3

Factoriza $λ^{2} + 3 λ + 2$ con el método AC.

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Paso 1.7.1.3.1

Factoriza $λ^{2} + 3 λ + 2$ con el método AC.

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Paso 1.7.1.3.1.1

Considera la forma $x^{2} + b x + c$ . Encuentra un par de números enteros cuyo producto sea $c$ y cuya suma sea $b$ . En este caso, cuyo producto es $2$ y cuya suma es $3$ .

$1, 2$

Paso 1.7.1.3.1.2

Escribe la forma factorizada mediante estos números enteros.

$- ((λ + 1) ((λ + 1) (λ + 2))) = 0$

Paso 1.7.1.3.2

Elimina los paréntesis innecesarios.

$- ((λ + 1) (λ + 1) (λ + 2)) = 0$

Paso 1.7.1.4

Factoriza.

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Paso 1.7.1.4.1

Combina factores semejantes.

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Paso 1.7.1.4.1.1

Eleva $λ + 1$ a la potencia de $1$ .

$- ((λ + 1) (λ + 1) (λ + 2)) = 0$

Paso 1.7.1.4.1.2

Eleva $λ + 1$ a la potencia de $1$ .

$- ((λ + 1) (λ + 1) (λ + 2)) = 0$

Paso 1.7.1.4.1.3

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

$- ({(λ + 1)}^{1 + 1} (λ + 2)) = 0$

Paso 1.7.1.4.1.4

Suma $1$ y $1$ .

$- ({(λ + 1)}^{2} (λ + 2)) = 0$

Paso 1.7.1.4.2

Elimina los paréntesis innecesarios.

$- {(λ + 1)}^{2} (λ + 2) = 0$

Paso 1.7.2

Si cualquier factor individual en el lado izquierdo de la ecuación es igual a $0$ , la expresión completa será igual a $0$ .

${(λ + 1)}^{2} = 0$

$λ + 2 = 0$

Paso 1.7.3

Establece ${(λ + 1)}^{2}$ igual a $0$ y resuelve $λ$ .

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Paso 1.7.3.1

Establece ${(λ + 1)}^{2}$ igual a $0$ .

${(λ + 1)}^{2} = 0$

Paso 1.7.3.2

Resuelve ${(λ + 1)}^{2} = 0$ en $λ$ .

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Paso 1.7.3.2.1

Establece $λ + 1$ igual a $0$ .

$λ + 1 = 0$

Paso 1.7.3.2.2

Resta $1$ de ambos lados de la ecuación.

$λ = - 1$

Paso 1.7.4

Establece $λ + 2$ igual a $0$ y resuelve $λ$ .

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Paso 1.7.4.1

Establece $λ + 2$ igual a $0$ .

$λ + 2 = 0$

Paso 1.7.4.2

Resta $2$ de ambos lados de la ecuación.

$λ = - 2$

Paso 1.7.5

La solución final comprende todos los valores que hacen $- {(λ + 1)}^{2} (λ + 2) = 0$ verdadera.

$λ = - 1, - 2$

Paso 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.

$ε_{A} = N (A - λ I_{3})$

Paso 3

Find the eigenvector using the eigenvalue $λ = - 1$ .

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Paso 3.1

Sustituye los valores conocidos en la fórmula.

$N ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}])$

Paso 3.2

Simplifica.

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Paso 3.2.1

Suma los elementos correspondientes.

$[\begin{array}{c} - 2 + 1 & - 1 + 0 & - 1 + 0 \\ - 2 + 0 & - 3 + 1 & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 + 1 \end{array}]$

Paso 3.2.2

Simplify each element.

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Paso 3.2.2.1

Suma $- 2$ y $1$ .

$[\begin{array}{c} - 1 & - 1 + 0 & - 1 + 0 \\ - 2 + 0 & - 3 + 1 & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 + 1 \end{array}]$

Paso 3.2.2.2

Suma $- 1$ y $0$ .

$[\begin{array}{c} - 1 & - 1 & - 1 + 0 \\ - 2 + 0 & - 3 + 1 & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 + 1 \end{array}]$

Paso 3.2.2.3

Suma $- 1$ y $0$ .

$[\begin{array}{c} - 1 & - 1 & - 1 \\ - 2 + 0 & - 3 + 1 & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 + 1 \end{array}]$

Paso 3.2.2.4

Suma $- 2$ y $0$ .

$[\begin{array}{c} - 1 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 + 1 & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 + 1 \end{array}]$

Paso 3.2.2.5

Suma $- 3$ y $1$ .

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

Paso 3.2.2.6

Suma $- 2$ y $0$ .

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

Paso 3.2.2.7

Suma $2$ y $0$ .

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

Paso 3.2.2.8

Suma $2$ y $0$ .

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

Paso 3.2.2.9

Suma $1$ y $1$ .

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

Paso 3.3

Find the null space when $λ = - 1$ .

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Paso 3.3.1

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

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

Paso 3.3.2

Obtén la forma escalonada reducida por filas.

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Paso 3.3.2.1

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

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Paso 3.3.2.1.1

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

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

Paso 3.3.2.1.2

Simplifica $R_{1}$ .

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

Paso 3.3.2.2

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

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Paso 3.3.2.2.1

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

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

Paso 3.3.2.2.2

Simplifica $R_{2}$ .

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

Paso 3.3.2.3

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 2 R_{1}$ to make the entry at $3, 1$ a $0$ .

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Paso 3.3.2.3.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 2 R_{1}$ to make the entry at $3, 1$ a $0$ .

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

Paso 3.3.2.3.2

Simplifica $R_{3}$ .

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

Paso 3.3.3

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

$x + y + z = 0$

$0 = 0$

Paso 3.3.4

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

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

Paso 3.3.5

Write the solution as a linear combination of vectors.

$[\begin{array}{c} x \\ y \\ z \end{array}] = y [\begin{array}{c} - 1 \\ 1 \\ 0 \end{array}] + z [\begin{array}{c} - 1 \\ 0 \\ 1 \end{array}]$

Paso 3.3.6

Write as a solution set.

${y [\begin{array}{c} - 1 \\ 1 \\ 0 \end{array}] + z [\begin{array}{c} - 1 \\ 0 \\ 1 \end{array}] | y, z \in R}$

Paso 3.3.7

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

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

Paso 4

Find the eigenvector using the eigenvalue $λ = - 2$ .

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Paso 4.1

Sustituye los valores conocidos en la fórmula.

$N ([\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + 2 [\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}])$

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 $2$ por cada elemento de la matriz.

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 2 \cdot 1 & 2 \cdot 0 & 2 \cdot 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 & 2 \cdot 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 \end{array}]$

Paso 4.2.1.2

Simplifica cada elemento de la matriz.

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Paso 4.2.1.2.1

Multiplica $2$ por $1$ .

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 2 & 2 \cdot 0 & 2 \cdot 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 & 2 \cdot 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 \end{array}]$

Paso 4.2.1.2.2

Multiplica $2$ por $0$ .

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 2 & 0 & 2 \cdot 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 & 2 \cdot 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 \end{array}]$

Paso 4.2.1.2.3

Multiplica $2$ por $0$ .

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 2 & 0 & 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 & 2 \cdot 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 \end{array}]$

Paso 4.2.1.2.4

Multiplica $2$ por $0$ .

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 2 \cdot 1 & 2 \cdot 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 \end{array}]$

Paso 4.2.1.2.5

Multiplica $2$ por $1$ .

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 2 & 2 \cdot 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 \end{array}]$

Paso 4.2.1.2.6

Multiplica $2$ por $0$ .

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 2 & 0 \\ 2 \cdot 0 & 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 \end{array}]$

Paso 4.2.1.2.7

Multiplica $2$ por $0$ .

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 2 & 0 \\ 0 & 2 \cdot 0 & 2 \cdot 1 \end{array}]$

Paso 4.2.1.2.8

Multiplica $2$ por $0$ .

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 2 & 0 \\ 0 & 0 & 2 \cdot 1 \end{array}]$

Paso 4.2.1.2.9

Multiplica $2$ por $1$ .

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 & - 2 \\ 2 & 2 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 2 & 0 \\ 0 & 0 & 2 \end{array}]$

Paso 4.2.2

Suma los elementos correspondientes.

$[\begin{array}{c} - 2 + 2 & - 1 + 0 & - 1 + 0 \\ - 2 + 0 & - 3 + 2 & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 + 2 \end{array}]$

Paso 4.2.3

Simplify each element.

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Paso 4.2.3.1

Suma $- 2$ y $2$ .

$[\begin{array}{c} 0 & - 1 + 0 & - 1 + 0 \\ - 2 + 0 & - 3 + 2 & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 + 2 \end{array}]$

Paso 4.2.3.2

Suma $- 1$ y $0$ .

$[\begin{array}{c} 0 & - 1 & - 1 + 0 \\ - 2 + 0 & - 3 + 2 & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 + 2 \end{array}]$

Paso 4.2.3.3

Suma $- 1$ y $0$ .

$[\begin{array}{c} 0 & - 1 & - 1 \\ - 2 + 0 & - 3 + 2 & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 + 2 \end{array}]$

Paso 4.2.3.4

Suma $- 2$ y $0$ .

$[\begin{array}{c} 0 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 3 + 2 & - 2 + 0 \\ 2 + 0 & 2 + 0 & 1 + 2 \end{array}]$

Paso 4.2.3.5

Suma $- 3$ y $2$ .

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

Paso 4.2.3.6

Suma $- 2$ y $0$ .

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

Paso 4.2.3.7

Suma $2$ y $0$ .

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

Paso 4.2.3.8

Suma $2$ y $0$ .

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

Paso 4.2.3.9

Suma $1$ y $2$ .

$[\begin{array}{c} 0 & - 1 & - 1 \\ - 2 & - 1 & - 2 \\ 2 & 2 & 3 \end{array}]$

Paso 4.3

Find the null space when $λ = - 2$ .

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Paso 4.3.1

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

$[\begin{array}{c} 0 & - 1 & - 1 & 0 \\ - 2 & - 1 & - 2 & 0 \\ 2 & 2 & 3 & 0 \end{array}]$

Paso 4.3.2

Obtén la forma escalonada reducida por filas.

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Paso 4.3.2.1

Swap $R_{2}$ with $R_{1}$ to put a nonzero entry at $1, 1$ .

$[\begin{array}{c} - 2 & - 1 & - 2 & 0 \\ 0 & - 1 & - 1 & 0 \\ 2 & 2 & 3 & 0 \end{array}]$

Paso 4.3.2.2

Multiply each element of $R_{1}$ by $- \frac{1}{2}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

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Paso 4.3.2.2.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $- \frac{1}{2}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{1}{2} \cdot - 2 & - \frac{1}{2} \cdot - 1 & - \frac{1}{2} \cdot - 2 & - \frac{1}{2} \cdot 0 \\ 0 & - 1 & - 1 & 0 \\ 2 & 2 & 3 & 0 \end{array}]$

Paso 4.3.2.2.2

Simplifica $R_{1}$ .

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & 1 & 0 \\ 0 & - 1 & - 1 & 0 \\ 2 & 2 & 3 & 0 \end{array}]$

Paso 4.3.2.3

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 2 R_{1}$ to make the entry at $3, 1$ a $0$ .

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Paso 4.3.2.3.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 2 R_{1}$ to make the entry at $3, 1$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & 1 & 0 \\ 0 & - 1 & - 1 & 0 \\ 2 - 2 \cdot 1 & 2 - 2 (\frac{1}{2}) & 3 - 2 \cdot 1 & 0 - 2 \cdot 0 \end{array}]$

Paso 4.3.2.3.2

Simplifica $R_{3}$ .

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

Paso 4.3.2.4

Multiply each element of $R_{2}$ by $- 1$ to make the entry at $2, 2$ a $1$ .

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Paso 4.3.2.4.1

Multiply each element of $R_{2}$ by $- 1$ to make the entry at $2, 2$ a $1$ .

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

Paso 4.3.2.4.2

Simplifica $R_{2}$ .

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

Paso 4.3.2.5

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - R_{2}$ to make the entry at $3, 2$ a $0$ .

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Paso 4.3.2.5.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - R_{2}$ to make the entry at $3, 2$ a $0$ .

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

Paso 4.3.2.5.2

Simplifica $R_{3}$ .

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

Paso 4.3.2.6

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

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Paso 4.3.2.6.1

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

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

Paso 4.3.2.6.2

Simplifica $R_{1}$ .

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

Paso 4.3.3

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

$x + \frac{1}{2} z = 0$

$y + z = 0$

$0 = 0$

Paso 4.3.4

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

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

Paso 4.3.5

Write the solution as a linear combination of vectors.

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

Paso 4.3.6

Write as a solution set.

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

Paso 4.3.7

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

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

Paso 5

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

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