Algèbre linéaire Exemples

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

Étape 1

Déterminez les valeurs propres.

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Étape 1.1

Définissez la formule pour déterminer l’équation caractéristique $p (λ)$ .

$p (λ) = déterminant (A - λ I_{3})$

Étape 1.2

La matrice d’identité ou matrice d’unité de taille $3$ est la matrice carrée $3 \times 3$ avec les uns sur la diagonale principale et les zéros ailleurs.

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

Étape 1.3

Remplacez les valeurs connues dans $p (λ) = déterminant (A - λ I_{3})$ .

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Étape 1.3.1

Remplacez $A$ par $[\begin{array}{c} 1 & - 1 & 0 \\ - 1 & 2 & - 1 \\ 0 & - 1 & 1 \end{array}]$ .

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

Étape 1.3.2

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

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

Étape 1.4

Simplifiez

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Étape 1.4.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 1.4.1.1

Multipliez $- λ$ par chaque élément de la matrice.

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

Étape 1.4.1.2

Simplifiez chaque élément dans la matrice.

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Étape 1.4.1.2.1

Multipliez $- 1$ par $1$ .

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

Étape 1.4.1.2.2

Multipliez $- λ \cdot 0$ .

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Étape 1.4.1.2.2.1

Multipliez $0$ par $- 1$ .

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

Étape 1.4.1.2.2.2

Multipliez $0$ par $λ$ .

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

Étape 1.4.1.2.3

Multipliez $- λ \cdot 0$ .

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Étape 1.4.1.2.3.1

Multipliez $0$ par $- 1$ .

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

Étape 1.4.1.2.3.2

Multipliez $0$ par $λ$ .

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

Étape 1.4.1.2.4

Multipliez $- λ \cdot 0$ .

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Étape 1.4.1.2.4.1

Multipliez $0$ par $- 1$ .

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

Étape 1.4.1.2.4.2

Multipliez $0$ par $λ$ .

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

Étape 1.4.1.2.5

Multipliez $- 1$ par $1$ .

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

Étape 1.4.1.2.6

Multipliez $- λ \cdot 0$ .

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Étape 1.4.1.2.6.1

Multipliez $0$ par $- 1$ .

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

Étape 1.4.1.2.6.2

Multipliez $0$ par $λ$ .

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

Étape 1.4.1.2.7

Multipliez $- λ \cdot 0$ .

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Étape 1.4.1.2.7.1

Multipliez $0$ par $- 1$ .

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

Étape 1.4.1.2.7.2

Multipliez $0$ par $λ$ .

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

Étape 1.4.1.2.8

Multipliez $- λ \cdot 0$ .

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Étape 1.4.1.2.8.1

Multipliez $0$ par $- 1$ .

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

Étape 1.4.1.2.8.2

Multipliez $0$ par $λ$ .

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

Étape 1.4.1.2.9

Multipliez $- 1$ par $1$ .

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

Étape 1.4.2

Additionnez les éléments correspondants.

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

Étape 1.4.3

Simplify each element.

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Étape 1.4.3.1

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 1.4.3.2

Additionnez $0$ et $0$ .

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

Étape 1.4.3.3

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 1.4.3.4

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 1.4.3.5

Additionnez $0$ et $0$ .

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

Étape 1.4.3.6

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 1.5

Find the determinant.

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Étape 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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Étape 1.5.1.1

Consider the corresponding sign chart.

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

Étape 1.5.1.2

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

Étape 1.5.1.3

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

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

Étape 1.5.1.4

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

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

Étape 1.5.1.5

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

$| \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} |$

Étape 1.5.1.6

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

$1 | \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} |$

Étape 1.5.1.7

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

$| \begin{array}{c} - 1 & 2 - λ \\ 0 & - 1 \end{array} |$

Étape 1.5.1.8

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

$0 | \begin{array}{c} - 1 & 2 - λ \\ 0 & - 1 \end{array} |$

Étape 1.5.1.9

Add the terms together.

$p (λ) = (1 - λ) | \begin{array}{c} 2 - λ & - 1 \\ - 1 & 1 - λ \end{array} | + 1 | \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} | + 0 | \begin{array}{c} - 1 & 2 - λ \\ 0 & - 1 \end{array} |$

Étape 1.5.2

Multipliez $0$ par $| \begin{array}{c} - 1 & 2 - λ \\ 0 & - 1 \end{array} |$ .

$p (λ) = (1 - λ) | \begin{array}{c} 2 - λ & - 1 \\ - 1 & 1 - λ \end{array} | + 1 | \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} | + 0$

Étape 1.5.3

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

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Étape 1.5.3.1

Le déterminant d’une matrice $2 \times 2$ peut être déterminé en utilisant la formule $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

$p (λ) = (1 - λ) ((2 - λ) (1 - λ) - - - 1) + 1 | \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} | + 0$

Étape 1.5.3.2

Simplifiez le déterminant.

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Étape 1.5.3.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 1.5.3.2.1.1

Développez $(2 - λ) (1 - λ)$ à l’aide de la méthode FOIL.

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Étape 1.5.3.2.1.1.1

Appliquez la propriété distributive.

$p (λ) = (1 - λ) (2 (1 - λ) - λ (1 - λ) - - - 1) + 1 | \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} | + 0$

Étape 1.5.3.2.1.1.2

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 1.5.3.2.1.1.3

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 1.5.3.2.1.2

Simplifiez et associez les termes similaires.

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Étape 1.5.3.2.1.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 1.5.3.2.1.2.1.1

Multipliez $2$ par $1$ .

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

Étape 1.5.3.2.1.2.1.2

Multipliez $- 1$ par $2$ .

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

Étape 1.5.3.2.1.2.1.3

Multipliez $- 1$ par $1$ .

$p (λ) = (1 - λ) (2 - 2 λ - λ - λ (- λ) - - - 1) + 1 | \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} | + 0$

Étape 1.5.3.2.1.2.1.4

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

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

Étape 1.5.3.2.1.2.1.5

Multipliez $λ$ par $λ$ en additionnant les exposants.

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Étape 1.5.3.2.1.2.1.5.1

Déplacez $λ$ .

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

Étape 1.5.3.2.1.2.1.5.2

Multipliez $λ$ par $λ$ .

$p (λ) = (1 - λ) (2 - 2 λ - λ - 1 \cdot - 1 λ^{2} - - - 1) + 1 | \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} | + 0$

Étape 1.5.3.2.1.2.1.6

Multipliez $- 1$ par $- 1$ .

$p (λ) = (1 - λ) (2 - 2 λ - λ + 1 λ^{2} - - - 1) + 1 | \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} | + 0$

Étape 1.5.3.2.1.2.1.7

Multipliez $λ^{2}$ par $1$ .

$p (λ) = (1 - λ) (2 - 2 λ - λ + λ^{2} - - - 1) + 1 | \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} | + 0$

Étape 1.5.3.2.1.2.2

Soustrayez $λ$ de $- 2 λ$ .

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

Étape 1.5.3.2.1.3

Multipliez $- - - 1$ .

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Étape 1.5.3.2.1.3.1

Multipliez $- 1$ par $- 1$ .

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

Étape 1.5.3.2.1.3.2

Multipliez $- 1$ par $1$ .

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

Étape 1.5.3.2.2

Soustrayez $1$ de $2$ .

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

Étape 1.5.3.2.3

Remettez dans l’ordre $- 3 λ$ et $λ^{2}$ .

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

Étape 1.5.4

Évaluez $| \begin{array}{c} - 1 & - 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array} |$ .

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Étape 1.5.4.1

Le déterminant d’une matrice $2 \times 2$ peut être déterminé en utilisant la formule $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

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

Étape 1.5.4.2

Simplifiez le déterminant.

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Étape 1.5.4.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 1.5.4.2.1.1

Appliquez la propriété distributive.

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

Étape 1.5.4.2.1.2

Multipliez $- 1$ par $1$ .

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

Étape 1.5.4.2.1.3

Multipliez $- - λ$ .

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Étape 1.5.4.2.1.3.1

Multipliez $- 1$ par $- 1$ .

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

Étape 1.5.4.2.1.3.2

Multipliez $λ$ par $1$ .

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

Étape 1.5.4.2.1.4

Multipliez $0$ par $- 1$ .

$p (λ) = (1 - λ) (λ^{2} - 3 λ + 1) + 1 (- 1 + λ + 0) + 0$

Étape 1.5.4.2.2

Additionnez $- 1 + λ$ et $0$ .

$p (λ) = (1 - λ) (λ^{2} - 3 λ + 1) + 1 (- 1 + λ) + 0$

Étape 1.5.4.2.3

Remettez dans l’ordre $- 1$ et $λ$ .

$p (λ) = (1 - λ) (λ^{2} - 3 λ + 1) + 1 (λ - 1) + 0$

Étape 1.5.5

Simplifiez le déterminant.

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Étape 1.5.5.1

Additionnez $(1 - λ) (λ^{2} - 3 λ + 1) + 1 (λ - 1)$ et $0$ .

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

Étape 1.5.5.2

Simplifiez chaque terme.

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Étape 1.5.5.2.1

Développez $(1 - λ) (λ^{2} - 3 λ + 1)$ en multipliant chaque terme dans la première expression par chaque terme dans la deuxième expression.

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

Étape 1.5.5.2.2

Simplifiez chaque terme.

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Étape 1.5.5.2.2.1

Multipliez $λ^{2}$ par $1$ .

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

Étape 1.5.5.2.2.2

Multipliez $- 3 λ$ par $1$ .

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

Étape 1.5.5.2.2.3

Multipliez $1$ par $1$ .

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

Étape 1.5.5.2.2.4

Multipliez $λ$ par $λ^{2}$ en additionnant les exposants.

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Étape 1.5.5.2.2.4.1

Déplacez $λ^{2}$ .

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

Étape 1.5.5.2.2.4.2

Multipliez $λ^{2}$ par $λ$ .

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Étape 1.5.5.2.2.4.2.1

Élevez $λ$ à la puissance $1$ .

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

Étape 1.5.5.2.2.4.2.2

Utilisez la règle de puissance $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ pour associer des exposants.

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

Étape 1.5.5.2.2.4.3

Additionnez $2$ et $1$ .

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

Étape 1.5.5.2.2.5

Réécrivez en utilisant la commutativité de la multiplication.

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

Étape 1.5.5.2.2.6

Multipliez $λ$ par $λ$ en additionnant les exposants.

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Étape 1.5.5.2.2.6.1

Déplacez $λ$ .

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

Étape 1.5.5.2.2.6.2

Multipliez $λ$ par $λ$ .

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

Étape 1.5.5.2.2.7

Multipliez $- 1$ par $- 3$ .

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

Étape 1.5.5.2.2.8

Multipliez $- 1$ par $1$ .

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

Étape 1.5.5.2.3

Additionnez $λ^{2}$ et $3 λ^{2}$ .

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

Étape 1.5.5.2.4

Soustrayez $λ$ de $- 3 λ$ .

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

Étape 1.5.5.2.5

Multipliez $λ - 1$ par $1$ .

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

Étape 1.5.5.3

Associez les termes opposés dans $4 λ^{2} - 4 λ + 1 - λ^{3} + λ - 1$ .

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Étape 1.5.5.3.1

Soustrayez $1$ de $1$ .

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

Étape 1.5.5.3.2

Additionnez $4 λ^{2} - 4 λ - λ^{3} + λ$ et $0$ .

$p (λ) = 4 λ^{2} - 4 λ - λ^{3} + λ$

Étape 1.5.5.4

Additionnez $- 4 λ$ et $λ$ .

$p (λ) = 4 λ^{2} - λ^{3} - 3 λ$

Étape 1.5.5.5

Remettez dans l’ordre $4 λ^{2}$ et $- λ^{3}$ .

$p (λ) = - λ^{3} + 4 λ^{2} - 3 λ$

Étape 1.6

Définissez le polynôme caractéristique égal à $0$ pour déterminer les valeurs propres $λ$ .

$- λ^{3} + 4 λ^{2} - 3 λ = 0$

Étape 1.7

Résolvez $λ$ .

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Étape 1.7.1

Factorisez le côté gauche de l’équation.

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Étape 1.7.1.1

Factorisez $- λ$ à partir de $- λ^{3} + 4 λ^{2} - 3 λ$ .

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Étape 1.7.1.1.1

Factorisez $- λ$ à partir de $- λ^{3}$ .

$- λ \cdot λ^{2} + 4 λ^{2} - 3 λ = 0$

Étape 1.7.1.1.2

Factorisez $- λ$ à partir de $4 λ^{2}$ .

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

Étape 1.7.1.1.3

Factorisez $- λ$ à partir de $- 3 λ$ .

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

Étape 1.7.1.1.4

Factorisez $- λ$ à partir de $- λ (λ^{2}) - λ (- 4 λ)$ .

$- λ (λ^{2} - 4 λ) - λ \cdot 3 = 0$

Étape 1.7.1.1.5

Factorisez $- λ$ à partir de $- λ (λ^{2} - 4 λ) - λ (3)$ .

$- λ (λ^{2} - 4 λ + 3) = 0$

Étape 1.7.1.2

Factorisez.

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Étape 1.7.1.2.1

Factorisez $λ^{2} - 4 λ + 3$ à l’aide de la méthode AC.

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Étape 1.7.1.2.1.1

Étudiez la forme $x^{2} + b x + c$ . Déterminez une paire d’entiers dont le produit est $c$ et dont la somme est $b$ . Dans ce cas, dont le produit est $3$ et dont la somme est $- 4$ .

$- 3, - 1$

Étape 1.7.1.2.1.2

Écrivez la forme factorisée avec ces entiers.

$- λ ((λ - 3) (λ - 1)) = 0$

Étape 1.7.1.2.2

Supprimez les parenthèses inutiles.

$- λ (λ - 3) (λ - 1) = 0$

Étape 1.7.2

Si un facteur quelconque du côté gauche de l’équation est égal à $0$ , l’expression entière sera égale à $0$ .

$λ = 0$

$λ - 3 = 0$

$λ - 1 = 0$

Étape 1.7.3

Définissez $λ$ égal à $0$ .

$λ = 0$

Étape 1.7.4

Définissez $λ - 3$ égal à $0$ et résolvez $λ$ .

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Étape 1.7.4.1

Définissez $λ - 3$ égal à $0$ .

$λ - 3 = 0$

Étape 1.7.4.2

Ajoutez $3$ aux deux côtés de l’équation.

$λ = 3$

Étape 1.7.5

Définissez $λ - 1$ égal à $0$ et résolvez $λ$ .

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Étape 1.7.5.1

Définissez $λ - 1$ égal à $0$ .

$λ - 1 = 0$

Étape 1.7.5.2

Ajoutez $1$ aux deux côtés de l’équation.

$λ = 1$

Étape 1.7.6

La solution finale est l’ensemble des valeurs qui rendent $- λ (λ - 3) (λ - 1) = 0$ vraie.

$λ = 0, 3, 1$

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.

$ε_{A} = N (A - λ I_{3})$

Étape 3

Find the eigenvector using the eigenvalue $λ = 0$ .

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Étape 3.1

Remplacez les valeurs connues dans la formule.

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

Étape 3.2

Simplifiez

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Étape 3.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 3.2.1.1

Multipliez $0$ par chaque élément de la matrice.

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

Étape 3.2.1.2

Simplifiez chaque élément dans la matrice.

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Étape 3.2.1.2.1

Multipliez $0$ par $1$ .

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

Étape 3.2.1.2.2

Multipliez $0$ par $0$ .

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

Étape 3.2.1.2.3

Multipliez $0$ par $0$ .

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

Étape 3.2.1.2.4

Multipliez $0$ par $0$ .

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

Étape 3.2.1.2.5

Multipliez $0$ par $1$ .

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

Étape 3.2.1.2.6

Multipliez $0$ par $0$ .

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

Étape 3.2.1.2.7

Multipliez $0$ par $0$ .

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

Étape 3.2.1.2.8

Multipliez $0$ par $0$ .

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

Étape 3.2.1.2.9

Multipliez $0$ par $1$ .

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

Étape 3.2.2

Adding any matrix to a null matrix is the matrix itself.

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Étape 3.2.2.1

Additionnez les éléments correspondants.

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

Étape 3.2.2.2

Simplify each element.

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Étape 3.2.2.2.1

Additionnez $1$ et $0$ .

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

Étape 3.2.2.2.2

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 3.2.2.2.3

Additionnez $0$ et $0$ .

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

Étape 3.2.2.2.4

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 3.2.2.2.5

Additionnez $2$ et $0$ .

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

Étape 3.2.2.2.6

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 3.2.2.2.7

Additionnez $0$ et $0$ .

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

Étape 3.2.2.2.8

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 3.2.2.2.9

Additionnez $1$ et $0$ .

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

Étape 3.3

Find the null space when $λ = 0$ .

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Étape 3.3.1

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

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

Étape 3.3.2

Déterminez la forme d’échelon en ligne réduite.

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Étape 3.3.2.1

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

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Étape 3.3.2.1.1

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

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

Étape 3.3.2.1.2

Simplifiez $R_{2}$ .

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

Étape 3.3.2.2

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

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Étape 3.3.2.2.1

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

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

Étape 3.3.2.2.2

Simplifiez $R_{3}$ .

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

Étape 3.3.2.3

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

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Étape 3.3.2.3.1

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

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

Étape 3.3.2.3.2

Simplifiez $R_{1}$ .

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

Étape 3.3.3

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

$x - z = 0$

$y - z = 0$

$0 = 0$

Étape 3.3.4

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

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

Étape 3.3.5

Write the solution as a linear combination of vectors.

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

Étape 3.3.6

Write as a solution set.

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

Étape 3.3.7

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

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

Étape 4

Find the eigenvector using the eigenvalue $λ = 3$ .

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Étape 4.1

Remplacez les valeurs connues dans la formule.

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

Étape 4.2

Simplifiez

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Étape 4.2.1

Simplifiez chaque terme.

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Étape 4.2.1.1

Multipliez $- 3$ par chaque élément de la matrice.

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

Étape 4.2.1.2

Simplifiez chaque élément dans la matrice.

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Étape 4.2.1.2.1

Multipliez $- 3$ par $1$ .

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

Étape 4.2.1.2.2

Multipliez $- 3$ par $0$ .

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

Étape 4.2.1.2.3

Multipliez $- 3$ par $0$ .

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

Étape 4.2.1.2.4

Multipliez $- 3$ par $0$ .

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

Étape 4.2.1.2.5

Multipliez $- 3$ par $1$ .

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

Étape 4.2.1.2.6

Multipliez $- 3$ par $0$ .

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

Étape 4.2.1.2.7

Multipliez $- 3$ par $0$ .

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

Étape 4.2.1.2.8

Multipliez $- 3$ par $0$ .

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

Étape 4.2.1.2.9

Multipliez $- 3$ par $1$ .

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

Étape 4.2.2

Additionnez les éléments correspondants.

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

Étape 4.2.3

Simplify each element.

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Étape 4.2.3.1

Soustrayez $3$ de $1$ .

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

Étape 4.2.3.2

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 4.2.3.3

Additionnez $0$ et $0$ .

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

Étape 4.2.3.4

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 4.2.3.5

Soustrayez $3$ de $2$ .

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

Étape 4.2.3.6

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 4.2.3.7

Additionnez $0$ et $0$ .

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

Étape 4.2.3.8

Additionnez $- 1$ et $0$ .

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

Étape 4.2.3.9

Soustrayez $3$ de $1$ .

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

Étape 4.3

Find the null space when $λ = 3$ .

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 4.3.1

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

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

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

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

Étape 4.3.2.1.2

Simplifiez $R_{1}$ .

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

Étape 4.3.2.2

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

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Étape 4.3.2.2.1

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

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

Étape 4.3.2.2.2

Simplifiez $R_{2}$ .

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

Étape 4.3.2.3

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

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 4.3.2.3.1

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

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

Étape 4.3.2.3.2

Simplifiez $R_{2}$ .

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

Étape 4.3.2.4

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

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Étape 4.3.2.4.1

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

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

Étape 4.3.2.4.2

Simplifiez $R_{3}$ .

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

Étape 4.3.2.5

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

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 4.3.2.5.1

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

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

Étape 4.3.2.5.2

Simplifiez $R_{1}$ .

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

Étape 4.3.3

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

$x - z = 0$

$y + 2 z = 0$

$0 = 0$

Étape 4.3.4

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

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

Étape 4.3.5

Write the solution as a linear combination of vectors.

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

Étape 4.3.6

Write as a solution set.

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

Étape 4.3.7

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

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

Étape 5

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

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Étape 5.1

Remplacez les valeurs connues dans la formule.

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

Étape 5.2

Simplifiez

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Étape 5.2.1

Soustrayez les éléments correspondants.

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

Étape 5.2.2

Simplify each element.

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Étape 5.2.2.1

Soustrayez $1$ de $1$ .

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

Étape 5.2.2.2

Soustrayez $0$ de $- 1$ .

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

Étape 5.2.2.3

Soustrayez $0$ de $0$ .

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

Étape 5.2.2.4

Soustrayez $0$ de $- 1$ .

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

Étape 5.2.2.5

Soustrayez $1$ de $2$ .

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

Étape 5.2.2.6

Soustrayez $0$ de $- 1$ .

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

Étape 5.2.2.7

Soustrayez $0$ de $0$ .

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

Étape 5.2.2.8

Soustrayez $0$ de $- 1$ .

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

Étape 5.2.2.9

Soustrayez $1$ de $1$ .

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

Étape 5.3

Find the null space when $λ = 1$ .

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Étape 5.3.1

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

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

Étape 5.3.2

Déterminez la forme d’échelon en ligne réduite.

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Étape 5.3.2.1

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

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

Étape 5.3.2.2

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

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 5.3.2.2.1

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

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

Étape 5.3.2.2.2

Simplifiez $R_{1}$ .

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

Étape 5.3.2.3

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

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 5.3.2.3.1

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

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

Étape 5.3.2.3.2

Simplifiez $R_{2}$ .

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

Étape 5.3.2.4

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

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 5.3.2.4.1

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

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

Étape 5.3.2.4.2

Simplifiez $R_{3}$ .

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

Étape 5.3.2.5

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

Appuyez ici pour voir plus d’étapes...

Étape 5.3.2.5.1

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

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

Étape 5.3.2.5.2

Simplifiez $R_{1}$ .

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

Étape 5.3.3

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

$x + z = 0$

$y = 0$

$0 = 0$

Étape 5.3.4

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

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

Étape 5.3.5

Write the solution as a linear combination of vectors.

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

Étape 5.3.6

Write as a solution set.

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

Étape 5.3.7

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

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

Étape 6

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

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