線形代数例

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

ステップ 1

公式を設定し特性方程式 $p (λ)$ を求めます。

$p (λ) = 行列式 (A - λ I_{2})$

ステップ 2

サイズ $2$ の単位行列または恒等行列は $2 \times 2$ 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。

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

ステップ 3

既知の値を $p (λ) = 行列式 (A - λ I_{2})$ に代入します。

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ステップ 3.1

$[\begin{array}{c} 0 & 1 \\ - 1 & 0 \end{array}]$ を $A$ に代入します。

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

ステップ 3.2

$[\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}]$ を $I_{2}$ に代入します。

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

ステップ 4

簡約します。

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ステップ 4.1

各項を簡約します。

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ステップ 4.1.1

$- λ$ に行列の各要素を掛けます。

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

ステップ 4.1.2

行列の各要素を簡約します。

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ステップ 4.1.2.1

$- 1$ に $1$ をかけます。

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

ステップ 4.1.2.2

$- λ \cdot 0$ 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

$0$ に $- 1$ をかけます。

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

ステップ 4.1.2.2.2

$0$ に $λ$ をかけます。

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

ステップ 4.1.2.3

$- λ \cdot 0$ 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

$0$ に $- 1$ をかけます。

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

ステップ 4.1.2.3.2

$0$ に $λ$ をかけます。

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

ステップ 4.1.2.4

$- 1$ に $1$ をかけます。

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

ステップ 4.2

対応する要素を足します。

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

ステップ 4.3

Simplify each element.

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ステップ 4.3.1

$0$ から $λ$ を引きます。

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

ステップ 4.3.2

$1$ と $0$ をたし算します。

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

ステップ 4.3.3

$- 1$ と $0$ をたし算します。

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

ステップ 4.3.4

$0$ から $λ$ を引きます。

$p (λ) = 行列式 [\begin{array}{c} - λ & 1 \\ - 1 & - λ \end{array}]$

ステップ 5

Find the determinant.

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ステップ 5.1

$2 \times 2$ 行列の行列式は公式 $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ を利用して求めることができます。

$p (λ) = - λ (- λ) - (- 1 \cdot 1)$

ステップ 5.2

各項を簡約します。

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ステップ 5.2.1

積の可換性を利用して書き換えます。

$p (λ) = - 1 \cdot - 1 λ \cdot λ - (- 1 \cdot 1)$

ステップ 5.2.2

指数を足して $λ$ に $λ$ を掛けます。

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ステップ 5.2.2.1

$λ$ を移動させます。

$p (λ) = - 1 \cdot - 1 (λ \cdot λ) - (- 1 \cdot 1)$

ステップ 5.2.2.2

$λ$ に $λ$ をかけます。

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

ステップ 5.2.3

$- 1$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = 1 λ^{2} - (- 1 \cdot 1)$

ステップ 5.2.4

$λ^{2}$ に $1$ をかけます。

$p (λ) = λ^{2} - (- 1 \cdot 1)$

ステップ 5.2.5

$- (- 1 \cdot 1)$ を掛けます。

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ステップ 5.2.5.1

$- 1$ に $1$ をかけます。

$p (λ) = λ^{2} - - 1$

ステップ 5.2.5.2

$- 1$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = λ^{2} + 1$

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。

$λ^{2} + 1 = 0$

ステップ 7

$λ$ について解きます。

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ステップ 7.1

方程式の両辺から $1$ を引きます。

$λ^{2} = - 1$

ステップ 7.2

Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.

$λ = \pm \sqrt{- 1}$

ステップ 7.3

$\sqrt{- 1}$ を $i$ に書き換えます。

$λ = \pm i$

ステップ 7.4

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

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ステップ 7.4.1

まず、 $\pm$ の正の数を利用し、1番目の解を求めます。

$λ = i$

ステップ 7.4.2

次に、 $\pm$ の負の値を利用し。2番目の解を求めます。

$λ = - i$

ステップ 7.4.3

完全解は、解の正と負の部分の両方の計算結果です。

$λ = i, - i$

線形代数 例

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