선형 대수 예제
단계 1
단계 1.1
고유값을 구합니다.
단계 1.1.1
특성방정식 를 구하기 위하여 공식을 세웁니다.
단계 1.1.2
크기가 인 단위행렬은 주대각선이 1이고 나머지는 0인 정방행렬입니다.
단계 1.1.3
알고 있는 값을 에 대입합니다.
단계 1.1.3.1
에 를 대입합니다.
단계 1.1.3.2
에 를 대입합니다.
단계 1.1.4
간단히 합니다.
단계 1.1.4.1
각 항을 간단히 합니다.
단계 1.1.4.1.1
행렬의 각 원소에 을 곱합니다.
단계 1.1.4.1.2
행렬의 각 원소를 간단히 합니다.
단계 1.1.4.1.2.1
에 을 곱합니다.
단계 1.1.4.1.2.2
을 곱합니다.
단계 1.1.4.1.2.2.1
에 을 곱합니다.
단계 1.1.4.1.2.2.2
에 을 곱합니다.
단계 1.1.4.1.2.3
을 곱합니다.
단계 1.1.4.1.2.3.1
에 을 곱합니다.
단계 1.1.4.1.2.3.2
에 을 곱합니다.
단계 1.1.4.1.2.4
에 을 곱합니다.
단계 1.1.4.2
해당하는 원소를 더합니다.
단계 1.1.4.3
각 성분을 간단히 합니다.
단계 1.1.4.3.1
를 에 더합니다.
단계 1.1.4.3.2
를 에 더합니다.
단계 1.1.5
행렬식을 구합니다.
단계 1.1.5.1
행렬의 행렬식은 공식을 이용해 계산합니다.
단계 1.1.5.2
행렬식을 간단히 합니다.
단계 1.1.5.2.1
각 항을 간단히 합니다.
단계 1.1.5.2.1.1
FOIL 계산법을 이용하여 를 전개합니다.
단계 1.1.5.2.1.1.1
분배 법칙을 적용합니다.
단계 1.1.5.2.1.1.2
분배 법칙을 적용합니다.
단계 1.1.5.2.1.1.3
분배 법칙을 적용합니다.
단계 1.1.5.2.1.2
동류항끼리 묶고 식을 간단히 합니다.
단계 1.1.5.2.1.2.1
각 항을 간단히 합니다.
단계 1.1.5.2.1.2.1.1
에 을 곱합니다.
단계 1.1.5.2.1.2.1.2
에 을 곱합니다.
단계 1.1.5.2.1.2.1.3
에 을 곱합니다.
단계 1.1.5.2.1.2.1.4
곱셈의 교환법칙을 사용하여 다시 씁니다.
단계 1.1.5.2.1.2.1.5
지수를 더하여 에 을 곱합니다.
단계 1.1.5.2.1.2.1.5.1
를 옮깁니다.
단계 1.1.5.2.1.2.1.5.2
에 을 곱합니다.
단계 1.1.5.2.1.2.1.6
에 을 곱합니다.
단계 1.1.5.2.1.2.1.7
에 을 곱합니다.
단계 1.1.5.2.1.2.2
에서 을 뺍니다.
단계 1.1.5.2.1.3
에 을 곱합니다.
단계 1.1.5.2.2
에서 을 뺍니다.
단계 1.1.5.2.3
와 을 다시 정렬합니다.
단계 1.1.6
특성다항식이 이 되도록 하여 고유값 를 구합니다.
단계 1.1.7
에 대해 풉니다.
단계 1.1.7.1
AC 방법을 이용하여 를 인수분해합니다.
단계 1.1.7.1.1
형태를 이용합니다. 곱이 이고 합이 인 정수 쌍을 찾습니다. 이 경우 곱은 이고 합은 입니다.
단계 1.1.7.1.2
이 정수들을 이용하여 인수분해된 형태를 씁니다.
단계 1.1.7.2
방정식 좌변의 한 인수가 이면 전체 식은 이 됩니다.
단계 1.1.7.3
이 가 되도록 하고 에 대해 식을 풉니다.
단계 1.1.7.3.1
를 와 같다고 둡니다.
단계 1.1.7.3.2
방정식의 양변에 를 더합니다.
단계 1.1.7.4
이 가 되도록 하고 에 대해 식을 풉니다.
단계 1.1.7.4.1
를 와 같다고 둡니다.
단계 1.1.7.4.2
방정식의 양변에 를 더합니다.
단계 1.1.7.5
을 참으로 만드는 모든 값이 최종 해가 됩니다.
단계 1.2
고유벡터는 행렬에서 고유값이 곱해진 항등행렬을 뺀 행렬의 영공간과 같습니다. 여기에서 은 영공간이고 은 항등행렬입니다.
단계 1.3
고유값 을 사용하여 고유 벡터를 구합니다.
단계 1.3.1
알고 있는 값을 공식에 대입합니다.
단계 1.3.2
간단히 합니다.
단계 1.3.2.1
각 항을 간단히 합니다.
단계 1.3.2.1.1
행렬의 각 원소에 을 곱합니다.
단계 1.3.2.1.2
행렬의 각 원소를 간단히 합니다.
단계 1.3.2.1.2.1
에 을 곱합니다.
단계 1.3.2.1.2.2
에 을 곱합니다.
단계 1.3.2.1.2.3
에 을 곱합니다.
단계 1.3.2.1.2.4
에 을 곱합니다.
단계 1.3.2.2
해당하는 원소를 더합니다.
단계 1.3.2.3
각 성분을 간단히 합니다.
단계 1.3.2.3.1
에서 을 뺍니다.
단계 1.3.2.3.2
를 에 더합니다.
단계 1.3.2.3.3
를 에 더합니다.
단계 1.3.2.3.4
에서 을 뺍니다.
단계 1.3.3
일 때 영공간을 구합니다.
단계 1.3.3.1
에 대한 확대 행렬로 작성합니다.
단계 1.3.3.2
기약 행 사다리꼴을 구합니다.
단계 1.3.3.2.1
의 각 성분에 을 곱해서 의 항목을 으로 만듭니다.
단계 1.3.3.2.1.1
의 각 성분에 을 곱해서 의 항목을 으로 만듭니다.
단계 1.3.3.2.1.2
을 간단히 합니다.
단계 1.3.3.2.2
행연산 을 수행하여 의 항목을 로 만듭니다.
단계 1.3.3.2.2.1
행연산 을 수행하여 의 항목을 로 만듭니다.
단계 1.3.3.2.2.2
을 간단히 합니다.
단계 1.3.3.3
결과 행렬을 사용하여 연립방정식의 최종 해를 구합니다.
단계 1.3.3.4
각 행의 자유 변수로 표현한 해를 구하여 해 벡터를 작성합니다.
단계 1.3.3.5
해를 벡터의 선형 결합으로 작성합니다.
단계 1.3.3.6
해 집합으로 작성합니다.
단계 1.3.3.7
해는 연립방정식의 자유변수로부터 생성된 벡터의 집합입니다.
단계 1.4
고유값 을 사용하여 고유 벡터를 구합니다.
단계 1.4.1
알고 있는 값을 공식에 대입합니다.
단계 1.4.2
간단히 합니다.
단계 1.4.2.1
해당하는 원소를 뺍니다.
단계 1.4.2.2
각 성분을 간단히 합니다.
단계 1.4.2.2.1
에서 을 뺍니다.
단계 1.4.2.2.2
에서 을 뺍니다.
단계 1.4.2.2.3
에서 을 뺍니다.
단계 1.4.2.2.4
에서 을 뺍니다.
단계 1.4.3
일 때 영공간을 구합니다.
단계 1.4.3.1
에 대한 확대 행렬로 작성합니다.
단계 1.4.3.2
기약 행 사다리꼴을 구합니다.
단계 1.4.3.2.1
의 각 성분에 을 곱해서 의 항목을 으로 만듭니다.
단계 1.4.3.2.1.1
의 각 성분에 을 곱해서 의 항목을 으로 만듭니다.
단계 1.4.3.2.1.2
을 간단히 합니다.
단계 1.4.3.2.2
행연산 을 수행하여 의 항목을 로 만듭니다.
단계 1.4.3.2.2.1
행연산 을 수행하여 의 항목을 로 만듭니다.
단계 1.4.3.2.2.2
을 간단히 합니다.
단계 1.4.3.3
결과 행렬을 사용하여 연립방정식의 최종 해를 구합니다.
단계 1.4.3.4
각 행의 자유 변수로 표현한 해를 구하여 해 벡터를 작성합니다.
단계 1.4.3.5
해를 벡터의 선형 결합으로 작성합니다.
단계 1.4.3.6
해 집합으로 작성합니다.
단계 1.4.3.7
해는 연립방정식의 자유변수로부터 생성된 벡터의 집합입니다.
단계 1.5
의 고유공간은 각 고유값에 대한 벡터 공간의 목록입니다.
단계 2
를 고유벡터의 행렬로 정의합니다.
단계 3
단계 3.1
행렬의 역은 공식을 사용하여 구할 수 있습니다. 여기서 은 행렬식입니다.
단계 3.2
행렬식을 구합니다.
단계 3.2.1
행렬의 행렬식은 공식을 이용해 계산합니다.
단계 3.2.2
행렬식을 간단히 합니다.
단계 3.2.2.1
각 항을 간단히 합니다.
단계 3.2.2.1.1
에 을 곱합니다.
단계 3.2.2.1.2
을 곱합니다.
단계 3.2.2.1.2.1
에 을 곱합니다.
단계 3.2.2.1.2.2
에 을 곱합니다.
단계 3.2.2.2
을(를) 공통분모가 있는 분수로 표현합니다.
단계 3.2.2.3
공통분모를 가진 분자끼리 묶습니다.
단계 3.2.2.4
를 에 더합니다.
단계 3.3
행렬식이 0이 아니므로 역이 존재합니다.
단계 3.4
알려진 값을 역에 대한 공식에 대입합니다.
단계 3.5
분자에 분모의 역수를 곱합니다.
단계 3.6
에 을 곱합니다.
단계 3.7
행렬의 각 원소에 을 곱합니다.
단계 3.8
행렬의 각 원소를 간단히 합니다.
단계 3.8.1
에 을 곱합니다.
단계 3.8.2
의 공약수로 약분합니다.
단계 3.8.2.1
공약수로 약분합니다.
단계 3.8.2.2
수식을 다시 씁니다.
단계 3.8.3
와 을 묶습니다.
단계 3.8.4
을 곱합니다.
단계 3.8.4.1
와 을 묶습니다.
단계 3.8.4.2
에 을 곱합니다.
단계 3.8.5
마이너스 부호를 분수 앞으로 보냅니다.
단계 3.8.6
에 을 곱합니다.
단계 4
닮음 변환을 사용하여 대각선 행렬 을 구합니다.
단계 5
행렬을 대입합니다.
단계 6
단계 6.1
을 곱합니다.
단계 6.1.1
첫 번째 행렬의 열 수가 두 번째 행렬의 행 수와 같은 경우에만 두 행렬을 곱할 수 있습니다. 이 경우 첫 번째 행렬은 이고 두 번째 행렬은 입니다.
단계 6.1.2
첫 번째 행렬의 각 행에 두 번째 행렬의 각 열을 곱합니다.
단계 6.1.3
모든 식을 전개하여 행렬의 각 원소를 간단히 합니다.
단계 6.2
을 곱합니다.
단계 6.2.1
첫 번째 행렬의 열 수가 두 번째 행렬의 행 수와 같은 경우에만 두 행렬을 곱할 수 있습니다. 이 경우 첫 번째 행렬은 이고 두 번째 행렬은 입니다.
단계 6.2.2
첫 번째 행렬의 각 행에 두 번째 행렬의 각 열을 곱합니다.
단계 6.2.3
모든 식을 전개하여 행렬의 각 원소를 간단히 합니다.