線形代数 例

A=[221100021]
ステップ 1
公式を設定し特性方程式p(λ)を求めます。
p(λ)=行列式(A-λI3)
ステップ 2
サイズ3の単位行列または恒等行列は3×3正方行列で、主対角線上に1があり、その他の部分に0があります。
[100010001]
ステップ 3
既知の値をp(λ)=行列式(A-λI3)に代入します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 3.1
[221100021]Aに代入します。
p(λ)=行列式([221100021]-λI3)
ステップ 3.2
[100010001]I3に代入します。
p(λ)=行列式([221100021]-λ[100010001])
p(λ)=行列式([221100021]-λ[100010001])
ステップ 4
簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.1
-λに行列の各要素を掛けます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2
行列の各要素を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.2.1
-11をかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ-λ0-λ0-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.2
-λ0を掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.2.2.1
0-1をかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ0λ-λ0-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.2.2
0λをかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ0-λ0-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ0-λ0-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.3
-λ0を掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.2.3.1
0-1をかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ00λ-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.3.2
0λをかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ00-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ00-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.4
-λ0を掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.2.4.1
0-1をかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000λ-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.4.2
0λをかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.5
-11をかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ-λ0-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.6
-λ0を掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.2.6.1
0-1をかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ0λ-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.6.2
0λをかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ0-λ0-λ0-λ1])
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ0-λ0-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.7
-λ0を掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.2.7.1
0-1をかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ00λ-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.7.2
0λをかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ00-λ0-λ1])
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ00-λ0-λ1])
ステップ 4.1.2.8
-λ0を掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.1.2.8.1
0-1をかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ000λ-λ1])
ステップ 4.1.2.8.2
0λをかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ000-λ1])
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ000-λ1])
ステップ 4.1.2.9
-11をかけます。
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ000-λ])
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ000-λ])
p(λ)=行列式([221100021]+[-λ000-λ000-λ])
ステップ 4.2
対応する要素を足します。
p(λ)=行列式[2-λ2+01+01+00-λ0+00+02+01-λ]
ステップ 4.3
各要素を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 4.3.1
20をたし算します。
p(λ)=行列式[2-λ21+01+00-λ0+00+02+01-λ]
ステップ 4.3.2
10をたし算します。
p(λ)=行列式[2-λ211+00-λ0+00+02+01-λ]
ステップ 4.3.3
10をたし算します。
p(λ)=行列式[2-λ2110-λ0+00+02+01-λ]
ステップ 4.3.4
0からλを引きます。
p(λ)=行列式[2-λ211-λ0+00+02+01-λ]
ステップ 4.3.5
00をたし算します。
p(λ)=行列式[2-λ211-λ00+02+01-λ]
ステップ 4.3.6
00をたし算します。
p(λ)=行列式[2-λ211-λ002+01-λ]
ステップ 4.3.7
20をたし算します。
p(λ)=行列式[2-λ211-λ0021-λ]
p(λ)=行列式[2-λ211-λ0021-λ]
p(λ)=行列式[2-λ211-λ0021-λ]
ステップ 5
行列式を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.1
最大の0要素を持つ行または列を選択します。0要素がなければ、いずれかの行または列を選択します。列1の各要素に余因子を乗算して加算します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.1.1
該当する符号図を考慮します。
|+-+-+-+-+|
ステップ 5.1.2
指数が符号図の-位置に一致するなら、余因子は符号を変更した小行列式です。
ステップ 5.1.3
a11の小行列式は、行1と列1を削除した行列式です。
|-λ021-λ|
ステップ 5.1.4
要素a11にその余因子を掛けます。
(2-λ)|-λ021-λ|
ステップ 5.1.5
a21の小行列式は、行2と列1を削除した行列式です。
|2121-λ|
ステップ 5.1.6
要素a21にその余因子を掛けます。
-1|2121-λ|
ステップ 5.1.7
a31の小行列式は、行3と列1を削除した行列式です。
|21-λ0|
ステップ 5.1.8
要素a31にその余因子を掛けます。
0|21-λ0|
ステップ 5.1.9
項同士を足します。
p(λ)=(2-λ)|-λ021-λ|-1|2121-λ|+0|21-λ0|
p(λ)=(2-λ)|-λ021-λ|-1|2121-λ|+0|21-λ0|
ステップ 5.2
0|21-λ0|をかけます。
p(λ)=(2-λ)|-λ021-λ|-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3
|-λ021-λ|の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.3.1
2×2行列の行列式は公式|abcd|=ad-cbを利用して求めることができます。
p(λ)=(2-λ)(-λ(1-λ)-20)-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3.2
行列式を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.3.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.3.2.1.1
分配則を当てはめます。
p(λ)=(2-λ)(-λ1-λ(-λ)-20)-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3.2.1.2
-11をかけます。
p(λ)=(2-λ)(-λ-λ(-λ)-20)-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3.2.1.3
積の可換性を利用して書き換えます。
p(λ)=(2-λ)(-λ-1-1λλ-20)-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3.2.1.4
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.3.2.1.4.1
指数を足してλλを掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.3.2.1.4.1.1
λを移動させます。
p(λ)=(2-λ)(-λ-1-1(λλ)-20)-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3.2.1.4.1.2
λλをかけます。
p(λ)=(2-λ)(-λ-1-1λ2-20)-1|2121-λ|+0
p(λ)=(2-λ)(-λ-1-1λ2-20)-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3.2.1.4.2
-1-1をかけます。
p(λ)=(2-λ)(-λ+1λ2-20)-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3.2.1.4.3
λ21をかけます。
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2-20)-1|2121-λ|+0
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2-20)-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3.2.1.5
-20をかけます。
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2+0)-1|2121-λ|+0
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2+0)-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3.2.2
-λ+λ20をたし算します。
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2)-1|2121-λ|+0
ステップ 5.3.2.3
-λλ2を並べ替えます。
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
ステップ 5.4
|2121-λ|の値を求めます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.4.1
2×2行列の行列式は公式|abcd|=ad-cbを利用して求めることができます。
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2(1-λ)-21)+0
ステップ 5.4.2
行列式を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.4.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.4.2.1.1
分配則を当てはめます。
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(21+2(-λ)-21)+0
ステップ 5.4.2.1.2
21をかけます。
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2+2(-λ)-21)+0
ステップ 5.4.2.1.3
-12をかけます。
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2-2λ-21)+0
ステップ 5.4.2.1.4
-21をかけます。
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2-2λ-2)+0
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2-2λ-2)+0
ステップ 5.4.2.2
2-2λ-2の反対側の項を組み合わせます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.4.2.2.1
2から2を引きます。
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ+0)+0
ステップ 5.4.2.2.2
-2λ0をたし算します。
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
ステップ 5.5
行列式を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.1
(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ)0をたし算します。
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ)
ステップ 5.5.2
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.2.1
分配法則(FOIL法)を使って(2-λ)(λ2-λ)を展開します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.2.1.1
分配則を当てはめます。
p(λ)=2(λ2-λ)-λ(λ2-λ)-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.1.2
分配則を当てはめます。
p(λ)=2λ2+2(-λ)-λ(λ2-λ)-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.1.3
分配則を当てはめます。
p(λ)=2λ2+2(-λ)-λλ2-λ(-λ)-1(-2λ)
p(λ)=2λ2+2(-λ)-λλ2-λ(-λ)-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2
簡約し、同類項をまとめます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.2.2.1
各項を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.2.2.1.1
-12をかけます。
p(λ)=2λ2-2λ-λλ2-λ(-λ)-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2.1.2
指数を足してλλ2を掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.2.2.1.2.1
λ2を移動させます。
p(λ)=2λ2-2λ-(λ2λ)-λ(-λ)-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2.1.2.2
λ2λをかけます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.2.2.1.2.2.1
λ1乗します。
p(λ)=2λ2-2λ-(λ2λ1)-λ(-λ)-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2.1.2.2.2
べき乗則aman=am+nを利用して指数を組み合わせます。
p(λ)=2λ2-2λ-λ2+1-λ(-λ)-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ2+1-λ(-λ)-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2.1.2.3
21をたし算します。
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-λ(-λ)-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-λ(-λ)-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2.1.3
積の可換性を利用して書き換えます。
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1-1λλ-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2.1.4
指数を足してλλを掛けます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.2.2.1.4.1
λを移動させます。
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1-1(λλ)-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2.1.4.2
λλをかけます。
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1-1λ2-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1-1λ2-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2.1.5
-1-1をかけます。
p(λ)=2λ2-2λ-λ3+1λ2-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2.1.6
λ21をかけます。
p(λ)=2λ2-2λ-λ3+λ2-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ3+λ2-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.2.2
2λ2λ2をたし算します。
p(λ)=3λ2-2λ-λ3-1(-2λ)
p(λ)=3λ2-2λ-λ3-1(-2λ)
ステップ 5.5.2.3
-2-1をかけます。
p(λ)=3λ2-2λ-λ3+2λ
p(λ)=3λ2-2λ-λ3+2λ
ステップ 5.5.3
3λ2-2λ-λ3+2λの反対側の項を組み合わせます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 5.5.3.1
-2λ2λをたし算します。
p(λ)=3λ2-λ3+0
ステップ 5.5.3.2
3λ2-λ30をたし算します。
p(λ)=3λ2-λ3
p(λ)=3λ2-λ3
ステップ 5.5.4
3λ2-λ3を並べ替えます。
p(λ)=-λ3+3λ2
p(λ)=-λ3+3λ2
p(λ)=-λ3+3λ2
ステップ 6
特性多項式を0と等しくし、固有値λを求めます。
-λ3+3λ2=0
ステップ 7
λについて解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.1
-λ2-λ3+3λ2で因数分解します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.1.1
-λ2-λ3で因数分解します。
-λ2λ+3λ2=0
ステップ 7.1.2
-λ23λ2で因数分解します。
-λ2λ-λ2-3=0
ステップ 7.1.3
-λ2-λ2(λ)-λ2(-3)で因数分解します。
-λ2(λ-3)=0
-λ2(λ-3)=0
ステップ 7.2
方程式の左辺の個々の因数が0と等しいならば、式全体は0と等しくなります。
λ2=0
λ-3=0
ステップ 7.3
λ20に等しくし、λを解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.3.1
λ20に等しいとします。
λ2=0
ステップ 7.3.2
λについてλ2=0を解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.3.2.1
方程式の両辺の指定した根をとり、左辺の指数を消去します。
λ=±0
ステップ 7.3.2.2
±0を簡約します。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.3.2.2.1
002に書き換えます。
λ=±02
ステップ 7.3.2.2.2
正の実数と仮定して、累乗根の下から項を取り出します。
λ=±0
ステップ 7.3.2.2.3
プラスマイナス00です。
λ=0
λ=0
λ=0
λ=0
ステップ 7.4
λ-30に等しくし、λを解きます。
タップして手順をさらに表示してください…
ステップ 7.4.1
λ-30に等しいとします。
λ-3=0
ステップ 7.4.2
方程式の両辺に3を足します。
λ=3
λ=3
ステップ 7.5
最終解は-λ2(λ-3)=0を真にするすべての値です。
λ=0,3
λ=0,3
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