Algèbre linéaire Exemples
[221100021]⎡⎢⎣221100021⎤⎥⎦
Étape 1
Définissez la formule pour déterminer l’équation caractéristique p(λ)p(λ).
p(λ)=déterminant(A-λI3)
Étape 2
La matrice d’identité ou matrice d’unité de taille 3 est la matrice carrée 3×3 avec les uns sur la diagonale principale et les zéros ailleurs.
[100010001]
Étape 3
Étape 3.1
Remplacez A par [221100021].
p(λ)=déterminant([221100021]-λI3)
Étape 3.2
Remplacez I3 par [100010001].
p(λ)=déterminant([221100021]-λ[100010001])
p(λ)=déterminant([221100021]-λ[100010001])
Étape 4
Étape 4.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 4.1.1
Multipliez -λ par chaque élément de la matrice.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2
Simplifiez chaque élément dans la matrice.
Étape 4.1.2.1
Multipliez -1 par 1.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.2
Multipliez -λ⋅0.
Étape 4.1.2.2.1
Multipliez 0 par -1.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ0λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.2.2
Multipliez 0 par λ.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.3
Multipliez -λ⋅0.
Étape 4.1.2.3.1
Multipliez 0 par -1.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ00λ-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.3.2
Multipliez 0 par λ.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ00-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ00-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.4
Multipliez -λ⋅0.
Étape 4.1.2.4.1
Multipliez 0 par -1.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000λ-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.4.2
Multipliez 0 par λ.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.5
Multipliez -1 par 1.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.6
Multipliez -λ⋅0.
Étape 4.1.2.6.1
Multipliez 0 par -1.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ0λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.6.2
Multipliez 0 par λ.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.7
Multipliez -λ⋅0.
Étape 4.1.2.7.1
Multipliez 0 par -1.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ00λ-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.7.2
Multipliez 0 par λ.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ00-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ00-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 4.1.2.8
Multipliez -λ⋅0.
Étape 4.1.2.8.1
Multipliez 0 par -1.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ000λ-λ⋅1])
Étape 4.1.2.8.2
Multipliez 0 par λ.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ000-λ⋅1])
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ000-λ⋅1])
Étape 4.1.2.9
Multipliez -1 par 1.
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ000-λ])
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ000-λ])
p(λ)=déterminant([221100021]+[-λ000-λ000-λ])
Étape 4.2
Additionnez les éléments correspondants.
p(λ)=déterminant[2-λ2+01+01+00-λ0+00+02+01-λ]
Étape 4.3
Simplify each element.
Étape 4.3.1
Additionnez 2 et 0.
p(λ)=déterminant[2-λ21+01+00-λ0+00+02+01-λ]
Étape 4.3.2
Additionnez 1 et 0.
p(λ)=déterminant[2-λ211+00-λ0+00+02+01-λ]
Étape 4.3.3
Additionnez 1 et 0.
p(λ)=déterminant[2-λ2110-λ0+00+02+01-λ]
Étape 4.3.4
Soustrayez λ de 0.
p(λ)=déterminant[2-λ211-λ0+00+02+01-λ]
Étape 4.3.5
Additionnez 0 et 0.
p(λ)=déterminant[2-λ211-λ00+02+01-λ]
Étape 4.3.6
Additionnez 0 et 0.
p(λ)=déterminant[2-λ211-λ002+01-λ]
Étape 4.3.7
Additionnez 2 et 0.
p(λ)=déterminant[2-λ211-λ0021-λ]
p(λ)=déterminant[2-λ211-λ0021-λ]
p(λ)=déterminant[2-λ211-λ0021-λ]
Étape 5
Étape 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 column 1 by its cofactor and add.
Étape 5.1.1
Consider the corresponding sign chart.
|+-+-+-+-+|
Étape 5.1.2
The cofactor is the minor with the sign changed if the indices match a - position on the sign chart.
Étape 5.1.3
The minor for a11 is the determinant with row 1 and column 1 deleted.
|-λ021-λ|
Étape 5.1.4
Multiply element a11 by its cofactor.
(2-λ)|-λ021-λ|
Étape 5.1.5
The minor for a21 is the determinant with row 2 and column 1 deleted.
|2121-λ|
Étape 5.1.6
Multiply element a21 by its cofactor.
-1|2121-λ|
Étape 5.1.7
The minor for a31 is the determinant with row 3 and column 1 deleted.
|21-λ0|
Étape 5.1.8
Multiply element a31 by its cofactor.
0|21-λ0|
Étape 5.1.9
Add the terms together.
p(λ)=(2-λ)|-λ021-λ|-1|2121-λ|+0|21-λ0|
p(λ)=(2-λ)|-λ021-λ|-1|2121-λ|+0|21-λ0|
Étape 5.2
Multipliez 0 par |21-λ0|.
p(λ)=(2-λ)|-λ021-λ|-1|2121-λ|+0
Étape 5.3
Évaluez |-λ021-λ|.
Étape 5.3.1
Le déterminant d’une matrice 2×2 peut être déterminé en utilisant la formule |abcd|=ad-cb.
p(λ)=(2-λ)(-λ(1-λ)-2⋅0)-1|2121-λ|+0
Étape 5.3.2
Simplifiez le déterminant.
Étape 5.3.2.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 5.3.2.1.1
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=(2-λ)(-λ⋅1-λ(-λ)-2⋅0)-1|2121-λ|+0
Étape 5.3.2.1.2
Multipliez -1 par 1.
p(λ)=(2-λ)(-λ-λ(-λ)-2⋅0)-1|2121-λ|+0
Étape 5.3.2.1.3
Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.
p(λ)=(2-λ)(-λ-1⋅-1λ⋅λ-2⋅0)-1|2121-λ|+0
Étape 5.3.2.1.4
Simplifiez chaque terme.
Étape 5.3.2.1.4.1
Multipliez λ par λ en additionnant les exposants.
Étape 5.3.2.1.4.1.1
Déplacez λ.
p(λ)=(2-λ)(-λ-1⋅-1(λ⋅λ)-2⋅0)-1|2121-λ|+0
Étape 5.3.2.1.4.1.2
Multipliez λ par λ.
p(λ)=(2-λ)(-λ-1⋅-1λ2-2⋅0)-1|2121-λ|+0
p(λ)=(2-λ)(-λ-1⋅-1λ2-2⋅0)-1|2121-λ|+0
Étape 5.3.2.1.4.2
Multipliez -1 par -1.
p(λ)=(2-λ)(-λ+1λ2-2⋅0)-1|2121-λ|+0
Étape 5.3.2.1.4.3
Multipliez λ2 par 1.
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2-2⋅0)-1|2121-λ|+0
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2-2⋅0)-1|2121-λ|+0
Étape 5.3.2.1.5
Multipliez -2 par 0.
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2+0)-1|2121-λ|+0
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2+0)-1|2121-λ|+0
Étape 5.3.2.2
Additionnez -λ+λ2 et 0.
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2)-1|2121-λ|+0
Étape 5.3.2.3
Remettez dans l’ordre -λ et λ2.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1|2121-λ|+0
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1|2121-λ|+0
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1|2121-λ|+0
Étape 5.4
Évaluez |2121-λ|.
Étape 5.4.1
Le déterminant d’une matrice 2×2 peut être déterminé en utilisant la formule |abcd|=ad-cb.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2(1-λ)-2⋅1)+0
Étape 5.4.2
Simplifiez le déterminant.
Étape 5.4.2.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 5.4.2.1.1
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2⋅1+2(-λ)-2⋅1)+0
Étape 5.4.2.1.2
Multipliez 2 par 1.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2+2(-λ)-2⋅1)+0
Étape 5.4.2.1.3
Multipliez -1 par 2.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2-2λ-2⋅1)+0
Étape 5.4.2.1.4
Multipliez -2 par 1.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2-2λ-2)+0
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2-2λ-2)+0
Étape 5.4.2.2
Associez les termes opposés dans 2-2λ-2.
Étape 5.4.2.2.1
Soustrayez 2 de 2.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ+0)+0
Étape 5.4.2.2.2
Additionnez -2λ et 0.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ)+0
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ)+0
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ)+0
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ)+0
Étape 5.5
Simplifiez le déterminant.
Étape 5.5.1
Additionnez (2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ) et 0.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ)
Étape 5.5.2
Simplifiez chaque terme.
Étape 5.5.2.1
Développez (2-λ)(λ2-λ) à l’aide de la méthode FOIL.
Étape 5.5.2.1.1
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=2(λ2-λ)-λ(λ2-λ)-1(-2λ)
Étape 5.5.2.1.2
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=2λ2+2(-λ)-λ(λ2-λ)-1(-2λ)
Étape 5.5.2.1.3
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=2λ2+2(-λ)-λ⋅λ2-λ(-λ)-1(-2λ)
p(λ)=2λ2+2(-λ)-λ⋅λ2-λ(-λ)-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2
Simplifiez et associez les termes similaires.
Étape 5.5.2.2.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 5.5.2.2.1.1
Multipliez -1 par 2.
p(λ)=2λ2-2λ-λ⋅λ2-λ(-λ)-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2.1.2
Multipliez λ par λ2 en additionnant les exposants.
Étape 5.5.2.2.1.2.1
Déplacez λ2.
p(λ)=2λ2-2λ-(λ2λ)-λ(-λ)-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2.1.2.2
Multipliez λ2 par λ.
Étape 5.5.2.2.1.2.2.1
Élevez λ à la puissance 1.
p(λ)=2λ2-2λ-(λ2λ1)-λ(-λ)-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2.1.2.2.2
Utilisez la règle de puissance aman=am+n pour associer des exposants.
p(λ)=2λ2-2λ-λ2+1-λ(-λ)-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ2+1-λ(-λ)-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2.1.2.3
Additionnez 2 et 1.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-λ(-λ)-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-λ(-λ)-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2.1.3
Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1⋅-1λ⋅λ-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2.1.4
Multipliez λ par λ en additionnant les exposants.
Étape 5.5.2.2.1.4.1
Déplacez λ.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1⋅-1(λ⋅λ)-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2.1.4.2
Multipliez λ par λ.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1⋅-1λ2-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1⋅-1λ2-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2.1.5
Multipliez -1 par -1.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3+1λ2-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2.1.6
Multipliez λ2 par 1.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3+λ2-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ3+λ2-1(-2λ)
Étape 5.5.2.2.2
Additionnez 2λ2 et λ2.
p(λ)=3λ2-2λ-λ3-1(-2λ)
p(λ)=3λ2-2λ-λ3-1(-2λ)
Étape 5.5.2.3
Multipliez -2 par -1.
p(λ)=3λ2-2λ-λ3+2λ
p(λ)=3λ2-2λ-λ3+2λ
Étape 5.5.3
Associez les termes opposés dans 3λ2-2λ-λ3+2λ.
Étape 5.5.3.1
Additionnez -2λ et 2λ.
p(λ)=3λ2-λ3+0
Étape 5.5.3.2
Additionnez 3λ2-λ3 et 0.
p(λ)=3λ2-λ3
p(λ)=3λ2-λ3
Étape 5.5.4
Remettez dans l’ordre 3λ2 et -λ3.
p(λ)=-λ3+3λ2
p(λ)=-λ3+3λ2
p(λ)=-λ3+3λ2
Étape 6
Définissez le polynôme caractéristique égal à 0 pour déterminer les valeurs propres λ.
-λ3+3λ2=0
Étape 7
Étape 7.1
Factorisez -λ2 à partir de -λ3+3λ2.
Étape 7.1.1
Factorisez -λ2 à partir de -λ3.
-λ2λ+3λ2=0
Étape 7.1.2
Factorisez -λ2 à partir de 3λ2.
-λ2λ-λ2⋅-3=0
Étape 7.1.3
Factorisez -λ2 à partir de -λ2(λ)-λ2(-3).
-λ2(λ-3)=0
-λ2(λ-3)=0
Étape 7.2
Si un facteur quelconque du côté gauche de l’équation est égal à 0, l’expression entière sera égale à 0.
λ2=0
λ-3=0
Étape 7.3
Définissez λ2 égal à 0 et résolvez λ.
Étape 7.3.1
Définissez λ2 égal à 0.
λ2=0
Étape 7.3.2
Résolvez λ2=0 pour λ.
Étape 7.3.2.1
Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.
λ=±√0
Étape 7.3.2.2
Simplifiez ±√0.
Étape 7.3.2.2.1
Réécrivez 0 comme 02.
λ=±√02
Étape 7.3.2.2.2
Extrayez les termes de sous le radical, en supposant qu’il s’agit de nombres réels positifs.
λ=±0
Étape 7.3.2.2.3
Plus ou moins 0 est 0.
λ=0
λ=0
λ=0
λ=0
Étape 7.4
Définissez λ-3 égal à 0 et résolvez λ.
Étape 7.4.1
Définissez λ-3 égal à 0.
λ-3=0
Étape 7.4.2
Ajoutez 3 aux deux côtés de l’équation.
λ=3
λ=3
Étape 7.5
La solution finale est l’ensemble des valeurs qui rendent -λ2(λ-3)=0 vraie.
λ=0,3
λ=0,3