Algèbre linéaire Exemples

Trouver les vecteurs propres (ou espace propre) [[0.8,0.3],[0.2,0.7]]
[0.80.30.20.7]
Étape 1
Déterminez les valeurs propres.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.1
Définissez la formule pour déterminer l’équation caractéristique p(λ).
p(λ)=déterminant(A-λI2)
Étape 1.2
La matrice d’identité ou matrice d’unité de taille 2 est la matrice carrée 2×2 avec les uns sur la diagonale principale et les zéros ailleurs.
[1001]
Étape 1.3
Remplacez les valeurs connues dans p(λ)=déterminant(A-λI2).
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.3.1
Remplacez A par [0.80.30.20.7].
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]-λI2)
Étape 1.3.2
Remplacez I2 par [1001].
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]-λ[1001])
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]-λ[1001])
Étape 1.4
Simplifiez
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.4.1
Simplifiez chaque terme.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.4.1.1
Multipliez -λ par chaque élément de la matrice.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ1-λ0-λ0-λ1])
Étape 1.4.1.2
Simplifiez chaque élément dans la matrice.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.4.1.2.1
Multipliez -1 par 1.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ-λ0-λ0-λ1])
Étape 1.4.1.2.2
Multipliez -λ0.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.4.1.2.2.1
Multipliez 0 par -1.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ0λ-λ0-λ1])
Étape 1.4.1.2.2.2
Multipliez 0 par λ.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ0-λ0-λ1])
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ0-λ0-λ1])
Étape 1.4.1.2.3
Multipliez -λ0.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.4.1.2.3.1
Multipliez 0 par -1.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ00λ-λ1])
Étape 1.4.1.2.3.2
Multipliez 0 par λ.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ00-λ1])
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ00-λ1])
Étape 1.4.1.2.4
Multipliez -1 par 1.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ00-λ])
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ00-λ])
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ00-λ])
Étape 1.4.2
Additionnez les éléments correspondants.
p(λ)=déterminant[0.8-λ0.3+00.2+00.7-λ]
Étape 1.4.3
Simplify each element.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.4.3.1
Additionnez 0.3 et 0.
p(λ)=déterminant[0.8-λ0.30.2+00.7-λ]
Étape 1.4.3.2
Additionnez 0.2 et 0.
p(λ)=déterminant[0.8-λ0.30.20.7-λ]
p(λ)=déterminant[0.8-λ0.30.20.7-λ]
p(λ)=déterminant[0.8-λ0.30.20.7-λ]
Étape 1.5
Find the determinant.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.5.1
Le déterminant d’une matrice 2×2 peut être déterminé en utilisant la formule |abcd|=ad-cb.
p(λ)=(0.8-λ)(0.7-λ)-0.20.3
Étape 1.5.2
Simplifiez le déterminant.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.5.2.1
Simplifiez chaque terme.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.5.2.1.1
Développez (0.8-λ)(0.7-λ) à l’aide de la méthode FOIL.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.5.2.1.1.1
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=0.8(0.7-λ)-λ(0.7-λ)-0.20.3
Étape 1.5.2.1.1.2
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=0.80.7+0.8(-λ)-λ(0.7-λ)-0.20.3
Étape 1.5.2.1.1.3
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=0.80.7+0.8(-λ)-λ0.7-λ(-λ)-0.20.3
p(λ)=0.80.7+0.8(-λ)-λ0.7-λ(-λ)-0.20.3
Étape 1.5.2.1.2
Simplifiez et associez les termes similaires.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.5.2.1.2.1
Simplifiez chaque terme.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.5.2.1.2.1.1
Multipliez 0.8 par 0.7.
p(λ)=0.56+0.8(-λ)-λ0.7-λ(-λ)-0.20.3
Étape 1.5.2.1.2.1.2
Multipliez -1 par 0.8.
p(λ)=0.56-0.8λ-λ0.7-λ(-λ)-0.20.3
Étape 1.5.2.1.2.1.3
Multipliez 0.7 par -1.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ-λ(-λ)-0.20.3
Étape 1.5.2.1.2.1.4
Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ-1-1λλ-0.20.3
Étape 1.5.2.1.2.1.5
Multipliez λ par λ en additionnant les exposants.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.5.2.1.2.1.5.1
Déplacez λ.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ-1-1(λλ)-0.20.3
Étape 1.5.2.1.2.1.5.2
Multipliez λ par λ.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ-1-1λ2-0.20.3
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ-1-1λ2-0.20.3
Étape 1.5.2.1.2.1.6
Multipliez -1 par -1.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ+1λ2-0.20.3
Étape 1.5.2.1.2.1.7
Multipliez λ2 par 1.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ+λ2-0.20.3
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ+λ2-0.20.3
Étape 1.5.2.1.2.2
Soustrayez 0.7λ de -0.8λ.
p(λ)=0.56-1.5λ+λ2-0.20.3
p(λ)=0.56-1.5λ+λ2-0.20.3
Étape 1.5.2.1.3
Multipliez -0.2 par 0.3.
p(λ)=0.56-1.5λ+λ2-0.06
p(λ)=0.56-1.5λ+λ2-0.06
Étape 1.5.2.2
Soustrayez 0.06 de 0.56.
p(λ)=-1.5λ+λ2+0.5
Étape 1.5.2.3
Remettez dans l’ordre -1.5λ et λ2.
p(λ)=λ2-1.5λ+0.5
p(λ)=λ2-1.5λ+0.5
p(λ)=λ2-1.5λ+0.5
Étape 1.6
Définissez le polynôme caractéristique égal à 0 pour déterminer les valeurs propres λ.
λ2-1.5λ+0.5=0
Étape 1.7
Résolvez λ.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.7.1
Utilisez la formule quadratique pour déterminer les solutions.
-b±b2-4(ac)2a
Étape 1.7.2
Remplacez les valeurs a=1, b=-1.5 et c=0.5 dans la formule quadratique et résolvez pour λ.
1.5±(-1.5)2-4(10.5)21
Étape 1.7.3
Simplifiez
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.7.3.1
Simplifiez le numérateur.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.7.3.1.1
Élevez -1.5 à la puissance 2.
λ=1.5±2.25-410.521
Étape 1.7.3.1.2
Multipliez -410.5.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 1.7.3.1.2.1
Multipliez -4 par 1.
λ=1.5±2.25-40.521
Étape 1.7.3.1.2.2
Multipliez -4 par 0.5.
λ=1.5±2.25-221
λ=1.5±2.25-221
Étape 1.7.3.1.3
Soustrayez 2 de 2.25.
λ=1.5±0.2521
Étape 1.7.3.1.4
Réécrivez 0.25 comme 0.52.
λ=1.5±0.5221
Étape 1.7.3.1.5
Extrayez les termes de sous le radical, en supposant qu’il s’agit de nombres réels positifs.
λ=1.5±0.521
λ=1.5±0.521
Étape 1.7.3.2
Multipliez 2 par 1.
λ=1.5±0.52
Étape 1.7.3.3
Simplifiez 1.5±0.52.
λ=3±14
λ=3±14
Étape 1.7.4
La réponse finale est la combinaison des deux solutions.
λ=1,12
λ=1,12
λ=1,12
Étape 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.
εA=N(A-λI2)
Étape 3
Find the eigenvector using the eigenvalue λ=1.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 3.1
Remplacez les valeurs connues dans la formule.
N([0.80.30.20.7]-[1001])
Étape 3.2
Simplifiez
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 3.2.1
Soustrayez les éléments correspondants.
[0.8-10.3-00.2-00.7-1]
Étape 3.2.2
Simplify each element.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 3.2.2.1
Soustrayez 1 de 0.8.
[-0.20.3-00.2-00.7-1]
Étape 3.2.2.2
Soustrayez 0 de 0.3.
[-0.20.30.2-00.7-1]
Étape 3.2.2.3
Soustrayez 0 de 0.2.
[-0.20.30.20.7-1]
Étape 3.2.2.4
Soustrayez 1 de 0.7.
[-0.20.30.2-0.3]
[-0.20.30.2-0.3]
[-0.20.30.2-0.3]
Étape 3.3
Find the null space when λ=1.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 3.3.1
Write as an augmented matrix for Ax=0.
[-0.20.300.2-0.30]
Étape 3.3.2
Déterminez la forme d’échelon en ligne réduite.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 3.3.2.1
Multiply each element of R1 by 1-0.2 to make the entry at 1,1 a 1.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 3.3.2.1.1
Multiply each element of R1 by 1-0.2 to make the entry at 1,1 a 1.
[-0.2-0.20.3-0.20-0.20.2-0.30]
Étape 3.3.2.1.2
Simplifiez R1.
[1-1.500.2-0.30]
[1-1.500.2-0.30]
Étape 3.3.2.2
Perform the row operation R2=R2-0.2R1 to make the entry at 2,1 a 0.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 3.3.2.2.1
Perform the row operation R2=R2-0.2R1 to make the entry at 2,1 a 0.
[1-1.500.2-0.21-0.3-0.2-1.50-0.20]
Étape 3.3.2.2.2
Simplifiez R2.
[1-1.50000]
[1-1.50000]
[1-1.50000]
Étape 3.3.3
Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.
x-1.5y=0
0=0
Étape 3.3.4
Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.
[xy]=[1.5yy]
Étape 3.3.5
Write the solution as a linear combination of vectors.
[xy]=y[1.51]
Étape 3.3.6
Write as a solution set.
{y[1.51]|yR}
Étape 3.3.7
The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.
{[1.51]}
{[1.51]}
{[1.51]}
Étape 4
Find the eigenvector using the eigenvalue λ=12.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.1
Remplacez les valeurs connues dans la formule.
N([0.80.30.20.7]-12[1001])
Étape 4.2
Simplifiez
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.2.1
Simplifiez chaque terme.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.2.1.1
Multipliez -12 par chaque élément de la matrice.
[0.80.30.20.7]+[-121-120-120-121]
Étape 4.2.1.2
Simplifiez chaque élément dans la matrice.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.2.1.2.1
Multipliez -1 par 1.
[0.80.30.20.7]+[-12-120-120-121]
Étape 4.2.1.2.2
Multipliez -120.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.2.1.2.2.1
Multipliez 0 par -1.
[0.80.30.20.7]+[-120(12)-120-121]
Étape 4.2.1.2.2.2
Multipliez 0 par 12.
[0.80.30.20.7]+[-120-120-121]
[0.80.30.20.7]+[-120-120-121]
Étape 4.2.1.2.3
Multipliez -120.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.2.1.2.3.1
Multipliez 0 par -1.
[0.80.30.20.7]+[-1200(12)-121]
Étape 4.2.1.2.3.2
Multipliez 0 par 12.
[0.80.30.20.7]+[-1200-121]
[0.80.30.20.7]+[-1200-121]
Étape 4.2.1.2.4
Multipliez -1 par 1.
[0.80.30.20.7]+[-1200-12]
[0.80.30.20.7]+[-1200-12]
[0.80.30.20.7]+[-1200-12]
Étape 4.2.2
Additionnez les éléments correspondants.
[0.8-120.3+00.2+00.7-12]
Étape 4.2.3
Simplify each element.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.2.3.1
Pour écrire 0.8 comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par 22.
[0.822-120.3+00.2+00.7-12]
Étape 4.2.3.2
Associez 0.8 et 22.
[0.822-120.3+00.2+00.7-12]
Étape 4.2.3.3
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
[0.82-120.3+00.2+00.7-12]
Étape 4.2.3.4
Simplifiez le numérateur.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.2.3.4.1
Multipliez 0.8 par 2.
[1.6-120.3+00.2+00.7-12]
Étape 4.2.3.4.2
Soustrayez 1 de 1.6.
[0.620.3+00.2+00.7-12]
[0.620.3+00.2+00.7-12]
Étape 4.2.3.5
Divisez 0.6 par 2.
[0.30.3+00.2+00.7-12]
Étape 4.2.3.6
Additionnez 0.3 et 0.
[0.30.30.2+00.7-12]
Étape 4.2.3.7
Additionnez 0.2 et 0.
[0.30.30.20.7-12]
Étape 4.2.3.8
Pour écrire 0.7 comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par 22.
[0.30.30.20.722-12]
Étape 4.2.3.9
Associez 0.7 et 22.
[0.30.30.20.722-12]
Étape 4.2.3.10
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
[0.30.30.20.72-12]
Étape 4.2.3.11
Simplifiez le numérateur.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.2.3.11.1
Multipliez 0.7 par 2.
[0.30.30.21.4-12]
Étape 4.2.3.11.2
Soustrayez 1 de 1.4.
[0.30.30.20.42]
[0.30.30.20.42]
Étape 4.2.3.12
Divisez 0.4 par 2.
[0.30.30.20.2]
[0.30.30.20.2]
[0.30.30.20.2]
Étape 4.3
Find the null space when λ=12.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.3.1
Write as an augmented matrix for Ax=0.
[0.30.300.20.20]
Étape 4.3.2
Déterminez la forme d’échelon en ligne réduite.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.3.2.1
Multiply each element of R1 by 10.3 to make the entry at 1,1 a 1.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.3.2.1.1
Multiply each element of R1 by 10.3 to make the entry at 1,1 a 1.
[0.30.30.30.300.30.20.20]
Étape 4.3.2.1.2
Simplifiez R1.
[1100.20.20]
[1100.20.20]
Étape 4.3.2.2
Perform the row operation R2=R2-0.2R1 to make the entry at 2,1 a 0.
Appuyez ici pour voir plus d’étapes...
Étape 4.3.2.2.1
Perform the row operation R2=R2-0.2R1 to make the entry at 2,1 a 0.
[1100.2-0.210.2-0.210-0.20]
Étape 4.3.2.2.2
Simplifiez R2.
[110000]
[110000]
[110000]
Étape 4.3.3
Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.
x+y=0
0=0
Étape 4.3.4
Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.
[xy]=[-yy]
Étape 4.3.5
Write the solution as a linear combination of vectors.
[xy]=y[-11]
Étape 4.3.6
Write as a solution set.
{y[-11]|yR}
Étape 4.3.7
The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.
{[-11]}
{[-11]}
{[-11]}
Étape 5
The eigenspace of A is the list of the vector space for each eigenvalue.
{[1.51],[-11]}
 [x2  12  π  xdx ]