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Algèbre linéaire Exemples
[0.80.30.20.7]
Étape 1
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).
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
Étape 1.4.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 1.4.1.1
Multipliez -λ par chaque élément de la matrice.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 1.4.1.2
Simplifiez chaque élément dans la matrice.
Étape 1.4.1.2.1
Multipliez -1 par 1.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 1.4.1.2.2
Multipliez -λ⋅0.
Étape 1.4.1.2.2.1
Multipliez 0 par -1.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ0λ-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 1.4.1.2.2.2
Multipliez 0 par λ.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ0-λ⋅0-λ⋅1])
Étape 1.4.1.2.3
Multipliez -λ⋅0.
Étape 1.4.1.2.3.1
Multipliez 0 par -1.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ00λ-λ⋅1])
Étape 1.4.1.2.3.2
Multipliez 0 par λ.
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ00-λ⋅1])
p(λ)=déterminant([0.80.30.20.7]+[-λ00-λ⋅1])
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.
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.
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)-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2
Simplifiez le déterminant.
Étape 1.5.2.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 1.5.2.1.1
Développez (0.8-λ)(0.7-λ) à l’aide de la méthode FOIL.
Étape 1.5.2.1.1.1
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=0.8(0.7-λ)-λ(0.7-λ)-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2.1.1.2
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=0.8⋅0.7+0.8(-λ)-λ(0.7-λ)-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2.1.1.3
Appliquez la propriété distributive.
p(λ)=0.8⋅0.7+0.8(-λ)-λ⋅0.7-λ(-λ)-0.2⋅0.3
p(λ)=0.8⋅0.7+0.8(-λ)-λ⋅0.7-λ(-λ)-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2.1.2
Simplifiez et associez les termes similaires.
Étape 1.5.2.1.2.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 1.5.2.1.2.1.1
Multipliez 0.8 par 0.7.
p(λ)=0.56+0.8(-λ)-λ⋅0.7-λ(-λ)-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2.1.2.1.2
Multipliez -1 par 0.8.
p(λ)=0.56-0.8λ-λ⋅0.7-λ(-λ)-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2.1.2.1.3
Multipliez 0.7 par -1.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ-λ(-λ)-0.2⋅0.3
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⋅-1λ⋅λ-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2.1.2.1.5
Multipliez λ par λ en additionnant les exposants.
Étape 1.5.2.1.2.1.5.1
Déplacez λ.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ-1⋅-1(λ⋅λ)-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2.1.2.1.5.2
Multipliez λ par λ.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ-1⋅-1λ2-0.2⋅0.3
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ-1⋅-1λ2-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2.1.2.1.6
Multipliez -1 par -1.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ+1λ2-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2.1.2.1.7
Multipliez λ2 par 1.
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ+λ2-0.2⋅0.3
p(λ)=0.56-0.8λ-0.7λ+λ2-0.2⋅0.3
Étape 1.5.2.1.2.2
Soustrayez 0.7λ de -0.8λ.
p(λ)=0.56-1.5λ+λ2-0.2⋅0.3
p(λ)=0.56-1.5λ+λ2-0.2⋅0.3
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.
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⋅(1⋅0.5)2⋅1
Étape 1.7.3
Simplifiez
Étape 1.7.3.1
Simplifiez le numérateur.
Étape 1.7.3.1.1
Élevez -1.5 à la puissance 2.
λ=1.5±√2.25-4⋅1⋅0.52⋅1
Étape 1.7.3.1.2
Multipliez -4⋅1⋅0.5.
Étape 1.7.3.1.2.1
Multipliez -4 par 1.
λ=1.5±√2.25-4⋅0.52⋅1
Étape 1.7.3.1.2.2
Multipliez -4 par 0.5.
λ=1.5±√2.25-22⋅1
λ=1.5±√2.25-22⋅1
Étape 1.7.3.1.3
Soustrayez 2 de 2.25.
λ=1.5±√0.252⋅1
Étape 1.7.3.1.4
Réécrivez 0.25 comme 0.52.
λ=1.5±√0.522⋅1
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±0.52⋅1
λ=1.5±0.52⋅1
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
Étape 3.1
Remplacez les valeurs connues dans la formule.
N([0.80.30.20.7]-[1001])
Étape 3.2
Simplifiez
Étape 3.2.1
Soustrayez les éléments correspondants.
[0.8-10.3-00.2-00.7-1]
Étape 3.2.2
Simplify each element.
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.
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.
Étape 3.3.2.1
Multiply each element of R1 by 1-0.2 to make the entry at 1,1 a 1.
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.
Étape 3.3.2.2.1
Perform the row operation R2=R2-0.2R1 to make the entry at 2,1 a 0.
[1-1.500.2-0.2⋅1-0.3-0.2⋅-1.50-0.2⋅0]
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]|y∈R}
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
Étape 4.1
Remplacez les valeurs connues dans la formule.
N([0.80.30.20.7]-12[1001])
Étape 4.2
Simplifiez
Étape 4.2.1
Simplifiez chaque terme.
Étape 4.2.1.1
Multipliez -12 par chaque élément de la matrice.
[0.80.30.20.7]+[-12⋅1-12⋅0-12⋅0-12⋅1]
Étape 4.2.1.2
Simplifiez chaque élément dans la matrice.
Étape 4.2.1.2.1
Multipliez -1 par 1.
[0.80.30.20.7]+[-12-12⋅0-12⋅0-12⋅1]
Étape 4.2.1.2.2
Multipliez -12⋅0.
Étape 4.2.1.2.2.1
Multipliez 0 par -1.
[0.80.30.20.7]+[-120(12)-12⋅0-12⋅1]
Étape 4.2.1.2.2.2
Multipliez 0 par 12.
[0.80.30.20.7]+[-120-12⋅0-12⋅1]
[0.80.30.20.7]+[-120-12⋅0-12⋅1]
Étape 4.2.1.2.3
Multipliez -12⋅0.
Étape 4.2.1.2.3.1
Multipliez 0 par -1.
[0.80.30.20.7]+[-1200(12)-12⋅1]
Étape 4.2.1.2.3.2
Multipliez 0 par 12.
[0.80.30.20.7]+[-1200-12⋅1]
[0.80.30.20.7]+[-1200-12⋅1]
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.
Étape 4.2.3.1
Pour écrire 0.8 comme une fraction avec un dénominateur commun, multipliez par 22.
[0.8⋅22-120.3+00.2+00.7-12]
Étape 4.2.3.2
Associez 0.8 et 22.
[0.8⋅22-120.3+00.2+00.7-12]
Étape 4.2.3.3
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
[0.8⋅2-120.3+00.2+00.7-12]
Étape 4.2.3.4
Simplifiez le numérateur.
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.
[0.30.30.20.7⋅22-12]
Étape 4.2.3.9
Associez 0.7 et 22.
[0.30.30.20.7⋅22-12]
Étape 4.2.3.10
Associez les numérateurs sur le dénominateur commun.
[0.30.30.20.7⋅2-12]
Étape 4.2.3.11
Simplifiez le numérateur.
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.
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.
Étape 4.3.2.1
Multiply each element of R1 by 10.3 to make the entry at 1,1 a 1.
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.
Étape 4.3.2.2.1
Perform the row operation R2=R2-0.2R1 to make the entry at 2,1 a 0.
[1100.2-0.2⋅10.2-0.2⋅10-0.2⋅0]
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]|y∈R}
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]}