Algebra lineare Esempi

Trovare gli Autovettori/Autospazio [[1,1],[1,1]]
[1111][1111]
Passaggio 1
Trova gli autovalori.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.1
Imposta la formula per trovare l'equazione caratteristica p(λ)p(λ).
p(λ)=determinante(A-λI2)p(λ)=determinante(AλI2)
Passaggio 1.2
La matrice identità o matrice unità della dimensione 22 è la matrice quadrata 2×22×2 con gli uno sulla diagonale principale e gli zero altrove.
[1001][1001]
Passaggio 1.3
Sostituisci i valori noti in p(λ)=determinante(A-λI2)p(λ)=determinante(AλI2).
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.3.1
Sostituisci AA per [1111][1111].
p(λ)=determinante([1111]-λI2)p(λ)=determinante([1111]λI2)
Passaggio 1.3.2
Sostituisci I2I2 per [1001][1001].
p(λ)=determinante([1111]-λ[1001])p(λ)=determinante([1111]λ[1001])
p(λ)=determinante([1111]-λ[1001])p(λ)=determinante([1111]λ[1001])
Passaggio 1.4
Semplifica.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.4.1
Semplifica ciascun termine.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.4.1.1
Moltiplica -λλ per ogni elemento della matrice.
p(λ)=determinante([1111]+[-λ1-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante([1111]+[λ1λ0λ0λ1])
Passaggio 1.4.1.2
Semplifica ogni elemento nella matrice.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.4.1.2.1
Moltiplica -11 per 11.
p(λ)=determinante([1111]+[-λ-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante([1111]+[λλ0λ0λ1])
Passaggio 1.4.1.2.2
Moltiplica -λ0λ0.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.4.1.2.2.1
Moltiplica 00 per -11.
p(λ)=determinante([1111]+[-λ0λ-λ0-λ1])p(λ)=determinante([1111]+[λ0λλ0λ1])
Passaggio 1.4.1.2.2.2
Moltiplica 00 per λλ.
p(λ)=determinante([1111]+[-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante([1111]+[λ0λ0λ1])
p(λ)=determinante([1111]+[-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante([1111]+[λ0λ0λ1])
Passaggio 1.4.1.2.3
Moltiplica -λ0λ0.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.4.1.2.3.1
Moltiplica 00 per -11.
p(λ)=determinante([1111]+[-λ00λ-λ1])p(λ)=determinante([1111]+[λ00λλ1])
Passaggio 1.4.1.2.3.2
Moltiplica 00 per λλ.
p(λ)=determinante([1111]+[-λ00-λ1])p(λ)=determinante([1111]+[λ00λ1])
p(λ)=determinante([1111]+[-λ00-λ1])p(λ)=determinante([1111]+[λ00λ1])
Passaggio 1.4.1.2.4
Moltiplica -11 per 11.
p(λ)=determinante([1111]+[-λ00-λ])p(λ)=determinante([1111]+[λ00λ])
p(λ)=determinante([1111]+[-λ00-λ])p(λ)=determinante([1111]+[λ00λ])
p(λ)=determinante([1111]+[-λ00-λ])p(λ)=determinante([1111]+[λ00λ])
Passaggio 1.4.2
Aggiungi gli elementi corrispondenti.
p(λ)=determinante[1-λ1+01+01-λ]
Passaggio 1.4.3
Simplify each element.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.4.3.1
Somma 1 e 0.
p(λ)=determinante[1-λ11+01-λ]
Passaggio 1.4.3.2
Somma 1 e 0.
p(λ)=determinante[1-λ111-λ]
p(λ)=determinante[1-λ111-λ]
p(λ)=determinante[1-λ111-λ]
Passaggio 1.5
Find the determinant.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.5.1
È possibile trovare il determinante di una matrice 2×2 usando la formula |abcd|=ad-cb.
p(λ)=(1-λ)(1-λ)-11
Passaggio 1.5.2
Semplifica il determinante.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.5.2.1
Semplifica ciascun termine.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.5.2.1.1
Espandi (1-λ)(1-λ) usando il metodo FOIL.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.5.2.1.1.1
Applica la proprietà distributiva.
p(λ)=1(1-λ)-λ(1-λ)-11
Passaggio 1.5.2.1.1.2
Applica la proprietà distributiva.
p(λ)=11+1(-λ)-λ(1-λ)-11
Passaggio 1.5.2.1.1.3
Applica la proprietà distributiva.
p(λ)=11+1(-λ)-λ1-λ(-λ)-11
p(λ)=11+1(-λ)-λ1-λ(-λ)-11
Passaggio 1.5.2.1.2
Semplifica e combina i termini simili.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.5.2.1.2.1
Semplifica ciascun termine.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.5.2.1.2.1.1
Moltiplica 1 per 1.
p(λ)=1+1(-λ)-λ1-λ(-λ)-11
Passaggio 1.5.2.1.2.1.2
Moltiplica -λ per 1.
p(λ)=1-λ-λ1-λ(-λ)-11
Passaggio 1.5.2.1.2.1.3
Moltiplica -1 per 1.
p(λ)=1-λ-λ-λ(-λ)-11
Passaggio 1.5.2.1.2.1.4
Riscrivi utilizzando la proprietà commutativa della moltiplicazione.
p(λ)=1-λ-λ-1-1λλ-11
Passaggio 1.5.2.1.2.1.5
Moltiplica λ per λ sommando gli esponenti.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.5.2.1.2.1.5.1
Sposta λ.
p(λ)=1-λ-λ-1-1(λλ)-11
Passaggio 1.5.2.1.2.1.5.2
Moltiplica λ per λ.
p(λ)=1-λ-λ-1-1λ2-11
p(λ)=1-λ-λ-1-1λ2-11
Passaggio 1.5.2.1.2.1.6
Moltiplica -1 per -1.
p(λ)=1-λ-λ+1λ2-11
Passaggio 1.5.2.1.2.1.7
Moltiplica λ2 per 1.
p(λ)=1-λ-λ+λ2-11
p(λ)=1-λ-λ+λ2-11
Passaggio 1.5.2.1.2.2
Sottrai λ da -λ.
p(λ)=1-2λ+λ2-11
p(λ)=1-2λ+λ2-11
Passaggio 1.5.2.1.3
Moltiplica -1 per 1.
p(λ)=1-2λ+λ2-1
p(λ)=1-2λ+λ2-1
Passaggio 1.5.2.2
Combina i termini opposti in 1-2λ+λ2-1.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.5.2.2.1
Sottrai 1 da 1.
p(λ)=-2λ+λ2+0
Passaggio 1.5.2.2.2
Somma -2λ+λ2 e 0.
p(λ)=-2λ+λ2
p(λ)=-2λ+λ2
Passaggio 1.5.2.3
Riordina -2λ e λ2.
p(λ)=λ2-2λ
p(λ)=λ2-2λ
p(λ)=λ2-2λ
Passaggio 1.6
Imposta il polinomio caratteristico pari a 0 per trovare gli autovalori λ.
λ2-2λ=0
Passaggio 1.7
Risolvi per λ.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.7.1
Scomponi λ da λ2-2λ.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.7.1.1
Scomponi λ da λ2.
λλ-2λ=0
Passaggio 1.7.1.2
Scomponi λ da -2λ.
λλ+λ-2=0
Passaggio 1.7.1.3
Scomponi λ da λλ+λ-2.
λ(λ-2)=0
λ(λ-2)=0
Passaggio 1.7.2
Se qualsiasi singolo fattore nel lato sinistro dell'equazione è uguale a 0, l'intera espressione sarà uguale a 0.
λ=0
λ-2=0
Passaggio 1.7.3
Imposta λ uguale a 0.
λ=0
Passaggio 1.7.4
Imposta λ-2 uguale a 0 e risolvi per λ.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 1.7.4.1
Imposta λ-2 uguale a 0.
λ-2=0
Passaggio 1.7.4.2
Somma 2 a entrambi i lati dell'equazione.
λ=2
λ=2
Passaggio 1.7.5
La soluzione finale è data da tutti i valori che rendono λ(λ-2)=0 vera.
λ=0,2
λ=0,2
λ=0,2
Passaggio 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)
Passaggio 3
Find the eigenvector using the eigenvalue λ=0.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 3.1
Sostituisci i valori noti nella formula.
N([1111]+0[1001])
Passaggio 3.2
Semplifica.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 3.2.1
Semplifica ciascun termine.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 3.2.1.1
Moltiplica 0 per ogni elemento della matrice.
[1111]+[01000001]
Passaggio 3.2.1.2
Semplifica ogni elemento nella matrice.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 3.2.1.2.1
Moltiplica 0 per 1.
[1111]+[0000001]
Passaggio 3.2.1.2.2
Moltiplica 0 per 0.
[1111]+[000001]
Passaggio 3.2.1.2.3
Moltiplica 0 per 0.
[1111]+[00001]
Passaggio 3.2.1.2.4
Moltiplica 0 per 1.
[1111]+[0000]
[1111]+[0000]
[1111]+[0000]
Passaggio 3.2.2
Adding any matrix to a null matrix is the matrix itself.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 3.2.2.1
Aggiungi gli elementi corrispondenti.
[1+01+01+01+0]
Passaggio 3.2.2.2
Simplify each element.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 3.2.2.2.1
Somma 1 e 0.
[11+01+01+0]
Passaggio 3.2.2.2.2
Somma 1 e 0.
[111+01+0]
Passaggio 3.2.2.2.3
Somma 1 e 0.
[1111+0]
Passaggio 3.2.2.2.4
Somma 1 e 0.
[1111]
[1111]
[1111]
[1111]
Passaggio 3.3
Find the null space when λ=0.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 3.3.1
Write as an augmented matrix for Ax=0.
[110110]
Passaggio 3.3.2
Trova la forma ridotta a scala per righe di Echelon.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 3.3.2.1
Perform the row operation R2=R2-R1 to make the entry at 2,1 a 0.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 3.3.2.1.1
Perform the row operation R2=R2-R1 to make the entry at 2,1 a 0.
[1101-11-10-0]
Passaggio 3.3.2.1.2
Semplifica R2.
[110000]
[110000]
[110000]
Passaggio 3.3.3
Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.
x+y=0
0=0
Passaggio 3.3.4
Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.
[xy]=[-yy]
Passaggio 3.3.5
Write the solution as a linear combination of vectors.
[xy]=y[-11]
Passaggio 3.3.6
Write as a solution set.
{y[-11]|yR}
Passaggio 3.3.7
The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.
{[-11]}
{[-11]}
{[-11]}
Passaggio 4
Find the eigenvector using the eigenvalue λ=2.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 4.1
Sostituisci i valori noti nella formula.
N([1111]-2[1001])
Passaggio 4.2
Semplifica.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 4.2.1
Semplifica ciascun termine.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 4.2.1.1
Moltiplica -2 per ogni elemento della matrice.
[1111]+[-21-20-20-21]
Passaggio 4.2.1.2
Semplifica ogni elemento nella matrice.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 4.2.1.2.1
Moltiplica -2 per 1.
[1111]+[-2-20-20-21]
Passaggio 4.2.1.2.2
Moltiplica -2 per 0.
[1111]+[-20-20-21]
Passaggio 4.2.1.2.3
Moltiplica -2 per 0.
[1111]+[-200-21]
Passaggio 4.2.1.2.4
Moltiplica -2 per 1.
[1111]+[-200-2]
[1111]+[-200-2]
[1111]+[-200-2]
Passaggio 4.2.2
Aggiungi gli elementi corrispondenti.
[1-21+01+01-2]
Passaggio 4.2.3
Simplify each element.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 4.2.3.1
Sottrai 2 da 1.
[-11+01+01-2]
Passaggio 4.2.3.2
Somma 1 e 0.
[-111+01-2]
Passaggio 4.2.3.3
Somma 1 e 0.
[-1111-2]
Passaggio 4.2.3.4
Sottrai 2 da 1.
[-111-1]
[-111-1]
[-111-1]
Passaggio 4.3
Find the null space when λ=2.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 4.3.1
Write as an augmented matrix for Ax=0.
[-1101-10]
Passaggio 4.3.2
Trova la forma ridotta a scala per righe di Echelon.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 4.3.2.1
Multiply each element of R1 by -1 to make the entry at 1,1 a 1.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 4.3.2.1.1
Multiply each element of R1 by -1 to make the entry at 1,1 a 1.
[--1-11-01-10]
Passaggio 4.3.2.1.2
Semplifica R1.
[1-101-10]
[1-101-10]
Passaggio 4.3.2.2
Perform the row operation R2=R2-R1 to make the entry at 2,1 a 0.
Tocca per altri passaggi...
Passaggio 4.3.2.2.1
Perform the row operation R2=R2-R1 to make the entry at 2,1 a 0.
[1-101-1-1+10-0]
Passaggio 4.3.2.2.2
Semplifica R2.
[1-10000]
[1-10000]
[1-10000]
Passaggio 4.3.3
Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.
x-y=0
0=0
Passaggio 4.3.4
Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.
[xy]=[yy]
Passaggio 4.3.5
Write the solution as a linear combination of vectors.
[xy]=y[11]
Passaggio 4.3.6
Write as a solution set.
{y[11]|yR}
Passaggio 4.3.7
The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.
{[11]}
{[11]}
{[11]}
Passaggio 5
The eigenspace of A is the list of the vector space for each eigenvalue.
{[-11],[11]}
 [x2  12  π  xdx ]