선형 대수 예제

행렬 대각선화
[4233]
단계 1
고유벡터를 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1
고유값을 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.1
특성방정식 p(λ) 를 구하기 위하여 공식을 세웁니다.
p(λ)=행렬식(A-λI2)
단계 1.1.2
크기가 2인 단위행렬은 주대각선이 1이고 나머지는 0인 2×2 정방행렬입니다.
[1001]
단계 1.1.3
알고 있는 값을 p(λ)=행렬식(A-λI2) 에 대입합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.3.1
A[4233]를 대입합니다.
p(λ)=행렬식([4233]-λI2)
단계 1.1.3.2
I2[1001]를 대입합니다.
p(λ)=행렬식([4233]-λ[1001])
p(λ)=행렬식([4233]-λ[1001])
단계 1.1.4
간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.4.1
각 항을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.4.1.1
행렬의 각 원소에 -λ을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ1-λ0-λ0-λ1])
단계 1.1.4.1.2
행렬의 각 원소를 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.4.1.2.1
-11을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ-λ0-λ0-λ1])
단계 1.1.4.1.2.2
-λ0 을 곱합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.4.1.2.2.1
0-1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ0λ-λ0-λ1])
단계 1.1.4.1.2.2.2
0λ을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ0-λ0-λ1])
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ0-λ0-λ1])
단계 1.1.4.1.2.3
-λ0 을 곱합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.4.1.2.3.1
0-1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ00λ-λ1])
단계 1.1.4.1.2.3.2
0λ을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ00-λ1])
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ00-λ1])
단계 1.1.4.1.2.4
-11을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ00-λ])
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ00-λ])
p(λ)=행렬식([4233]+[-λ00-λ])
단계 1.1.4.2
해당하는 원소를 더합니다.
p(λ)=행렬식[4-λ2+03+03-λ]
단계 1.1.4.3
각 성분을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.4.3.1
20에 더합니다.
p(λ)=행렬식[4-λ23+03-λ]
단계 1.1.4.3.2
30에 더합니다.
p(λ)=행렬식[4-λ233-λ]
p(λ)=행렬식[4-λ233-λ]
p(λ)=행렬식[4-λ233-λ]
단계 1.1.5
행렬식을 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.5.1
2×2 행렬의 행렬식은 |abcd|=ad-cb 공식을 이용해 계산합니다.
p(λ)=(4-λ)(3-λ)-32
단계 1.1.5.2
행렬식을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.5.2.1
각 항을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.5.2.1.1
FOIL 계산법을 이용하여 (4-λ)(3-λ) 를 전개합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.5.2.1.1.1
분배 법칙을 적용합니다.
p(λ)=4(3-λ)-λ(3-λ)-32
단계 1.1.5.2.1.1.2
분배 법칙을 적용합니다.
p(λ)=43+4(-λ)-λ(3-λ)-32
단계 1.1.5.2.1.1.3
분배 법칙을 적용합니다.
p(λ)=43+4(-λ)-λ3-λ(-λ)-32
p(λ)=43+4(-λ)-λ3-λ(-λ)-32
단계 1.1.5.2.1.2
동류항끼리 묶고 식을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.5.2.1.2.1
각 항을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.5.2.1.2.1.1
43을 곱합니다.
p(λ)=12+4(-λ)-λ3-λ(-λ)-32
단계 1.1.5.2.1.2.1.2
-14을 곱합니다.
p(λ)=12-4λ-λ3-λ(-λ)-32
단계 1.1.5.2.1.2.1.3
3-1을 곱합니다.
p(λ)=12-4λ-3λ-λ(-λ)-32
단계 1.1.5.2.1.2.1.4
곱셈의 교환법칙을 사용하여 다시 씁니다.
p(λ)=12-4λ-3λ-1-1λλ-32
단계 1.1.5.2.1.2.1.5
지수를 더하여 λλ을 곱합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.5.2.1.2.1.5.1
λ를 옮깁니다.
p(λ)=12-4λ-3λ-1-1(λλ)-32
단계 1.1.5.2.1.2.1.5.2
λλ을 곱합니다.
p(λ)=12-4λ-3λ-1-1λ2-32
p(λ)=12-4λ-3λ-1-1λ2-32
단계 1.1.5.2.1.2.1.6
-1-1을 곱합니다.
p(λ)=12-4λ-3λ+1λ2-32
단계 1.1.5.2.1.2.1.7
λ21을 곱합니다.
p(λ)=12-4λ-3λ+λ2-32
p(λ)=12-4λ-3λ+λ2-32
단계 1.1.5.2.1.2.2
-4λ에서 3λ을 뺍니다.
p(λ)=12-7λ+λ2-32
p(λ)=12-7λ+λ2-32
단계 1.1.5.2.1.3
-32을 곱합니다.
p(λ)=12-7λ+λ2-6
p(λ)=12-7λ+λ2-6
단계 1.1.5.2.2
12에서 6을 뺍니다.
p(λ)=-7λ+λ2+6
단계 1.1.5.2.3
-7λλ2을 다시 정렬합니다.
p(λ)=λ2-7λ+6
p(λ)=λ2-7λ+6
p(λ)=λ2-7λ+6
단계 1.1.6
특성다항식이 0 이 되도록 하여 고유값 λ 를 구합니다.
λ2-7λ+6=0
단계 1.1.7
λ에 대해 풉니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.7.1
AC 방법을 이용하여 λ2-7λ+6를 인수분해합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.7.1.1
x2+bx+c 형태를 이용합니다. 곱이 c이고 합이 b인 정수 쌍을 찾습니다. 이 경우 곱은 6이고 합은 -7입니다.
-6,-1
단계 1.1.7.1.2
이 정수들을 이용하여 인수분해된 형태를 씁니다.
(λ-6)(λ-1)=0
(λ-6)(λ-1)=0
단계 1.1.7.2
방정식 좌변의 한 인수가 0 이면 전체 식은 0 이 됩니다.
λ-6=0
λ-1=0
단계 1.1.7.3
λ-60 가 되도록 하고 λ 에 대해 식을 풉니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.7.3.1
λ-60와 같다고 둡니다.
λ-6=0
단계 1.1.7.3.2
방정식의 양변에 6를 더합니다.
λ=6
λ=6
단계 1.1.7.4
λ-10 가 되도록 하고 λ 에 대해 식을 풉니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.1.7.4.1
λ-10와 같다고 둡니다.
λ-1=0
단계 1.1.7.4.2
방정식의 양변에 1를 더합니다.
λ=1
λ=1
단계 1.1.7.5
(λ-6)(λ-1)=0을 참으로 만드는 모든 값이 최종 해가 됩니다.
λ=6,1
λ=6,1
λ=6,1
단계 1.2
고유벡터는 행렬에서 고유값이 곱해진 항등행렬을 뺀 행렬의 영공간과 같습니다. 여기에서 N은 영공간이고 I은 항등행렬입니다.
εA=N(A-λI2)
단계 1.3
고유값 λ=6을 사용하여 고유 벡터를 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.3.1
알고 있는 값을 공식에 대입합니다.
N([4233]-6[1001])
단계 1.3.2
간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.3.2.1
각 항을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.3.2.1.1
행렬의 각 원소에 -6을 곱합니다.
[4233]+[-61-60-60-61]
단계 1.3.2.1.2
행렬의 각 원소를 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.3.2.1.2.1
-61을 곱합니다.
[4233]+[-6-60-60-61]
단계 1.3.2.1.2.2
-60을 곱합니다.
[4233]+[-60-60-61]
단계 1.3.2.1.2.3
-60을 곱합니다.
[4233]+[-600-61]
단계 1.3.2.1.2.4
-61을 곱합니다.
[4233]+[-600-6]
[4233]+[-600-6]
[4233]+[-600-6]
단계 1.3.2.2
해당하는 원소를 더합니다.
[4-62+03+03-6]
단계 1.3.2.3
각 성분을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.3.2.3.1
4에서 6을 뺍니다.
[-22+03+03-6]
단계 1.3.2.3.2
20에 더합니다.
[-223+03-6]
단계 1.3.2.3.3
30에 더합니다.
[-2233-6]
단계 1.3.2.3.4
3에서 6을 뺍니다.
[-223-3]
[-223-3]
[-223-3]
단계 1.3.3
λ=6일 때 영공간을 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.3.3.1
Ax=0에 대한 확대 행렬로 작성합니다.
[-2203-30]
단계 1.3.3.2
기약 행 사다리꼴을 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.3.3.2.1
R1의 각 성분에 -12을 곱해서 1,1의 항목을 1으로 만듭니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.3.3.2.1.1
R1의 각 성분에 -12을 곱해서 1,1의 항목을 1으로 만듭니다.
[-12-2-122-1203-30]
단계 1.3.3.2.1.2
R1을 간단히 합니다.
[1-103-30]
[1-103-30]
단계 1.3.3.2.2
행연산 R2=R2-3R1을 수행하여 2,1의 항목을 0로 만듭니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.3.3.2.2.1
행연산 R2=R2-3R1을 수행하여 2,1의 항목을 0로 만듭니다.
[1-103-31-3-3-10-30]
단계 1.3.3.2.2.2
R2을 간단히 합니다.
[1-10000]
[1-10000]
[1-10000]
단계 1.3.3.3
결과 행렬을 사용하여 연립방정식의 최종 해를 구합니다.
x-y=0
0=0
단계 1.3.3.4
각 행의 자유 변수로 표현한 해를 구하여 해 벡터를 작성합니다.
[xy]=[yy]
단계 1.3.3.5
해를 벡터의 선형 결합으로 작성합니다.
[xy]=y[11]
단계 1.3.3.6
해 집합으로 작성합니다.
{y[11]|yR}
단계 1.3.3.7
해는 연립방정식의 자유변수로부터 생성된 벡터의 집합입니다.
{[11]}
{[11]}
{[11]}
단계 1.4
고유값 λ=1을 사용하여 고유 벡터를 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.4.1
알고 있는 값을 공식에 대입합니다.
N([4233]-[1001])
단계 1.4.2
간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.4.2.1
해당하는 원소를 뺍니다.
[4-12-03-03-1]
단계 1.4.2.2
각 성분을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.4.2.2.1
4에서 1을 뺍니다.
[32-03-03-1]
단계 1.4.2.2.2
2에서 0을 뺍니다.
[323-03-1]
단계 1.4.2.2.3
3에서 0을 뺍니다.
[3233-1]
단계 1.4.2.2.4
3에서 1을 뺍니다.
[3232]
[3232]
[3232]
단계 1.4.3
λ=1일 때 영공간을 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.4.3.1
Ax=0에 대한 확대 행렬로 작성합니다.
[320320]
단계 1.4.3.2
기약 행 사다리꼴을 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.4.3.2.1
R1의 각 성분에 13을 곱해서 1,1의 항목을 1으로 만듭니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.4.3.2.1.1
R1의 각 성분에 13을 곱해서 1,1의 항목을 1으로 만듭니다.
[332303320]
단계 1.4.3.2.1.2
R1을 간단히 합니다.
[1230320]
[1230320]
단계 1.4.3.2.2
행연산 R2=R2-3R1을 수행하여 2,1의 항목을 0로 만듭니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 1.4.3.2.2.1
행연산 R2=R2-3R1을 수행하여 2,1의 항목을 0로 만듭니다.
[12303-312-3(23)0-30]
단계 1.4.3.2.2.2
R2을 간단히 합니다.
[1230000]
[1230000]
[1230000]
단계 1.4.3.3
결과 행렬을 사용하여 연립방정식의 최종 해를 구합니다.
x+23y=0
0=0
단계 1.4.3.4
각 행의 자유 변수로 표현한 해를 구하여 해 벡터를 작성합니다.
[xy]=[-2y3y]
단계 1.4.3.5
해를 벡터의 선형 결합으로 작성합니다.
[xy]=y[-231]
단계 1.4.3.6
해 집합으로 작성합니다.
{y[-231]|yR}
단계 1.4.3.7
해는 연립방정식의 자유변수로부터 생성된 벡터의 집합입니다.
{[-231]}
{[-231]}
{[-231]}
단계 1.5
A의 고유공간은 각 고유값에 대한 벡터 공간의 목록입니다.
{[11],[-231]}
{[11],[-231]}
단계 2
P를 고유벡터의 행렬로 정의합니다.
P=[1-2311]
단계 3
P의 역을 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 3.1
2×2 행렬의 역은 1ad-bc[d-b-ca] 공식을 사용하여 구할 수 있습니다. 여기서 ad-bc은 행렬식입니다.
단계 3.2
행렬식을 구합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 3.2.1
2×2 행렬의 행렬식은 |abcd|=ad-cb 공식을 이용해 계산합니다.
11--23
단계 3.2.2
행렬식을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 3.2.2.1
각 항을 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 3.2.2.1.1
11을 곱합니다.
1--23
단계 3.2.2.1.2
--23 을 곱합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 3.2.2.1.2.1
-1-1을 곱합니다.
1+1(23)
단계 3.2.2.1.2.2
231을 곱합니다.
1+23
1+23
1+23
단계 3.2.2.2
1을(를) 공통분모가 있는 분수로 표현합니다.
33+23
단계 3.2.2.3
공통분모를 가진 분자끼리 묶습니다.
3+23
단계 3.2.2.4
32에 더합니다.
53
53
53
단계 3.3
행렬식이 0이 아니므로 역이 존재합니다.
단계 3.4
알려진 값을 역에 대한 공식에 대입합니다.
P-1=153[123-11]
단계 3.5
분자에 분모의 역수를 곱합니다.
P-1=1(35)[123-11]
단계 3.6
351을 곱합니다.
P-1=35[123-11]
단계 3.7
행렬의 각 원소에 35을 곱합니다.
P-1=[351352335-1351]
단계 3.8
행렬의 각 원소를 간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 3.8.1
351을 곱합니다.
P-1=[35352335-1351]
단계 3.8.2
3의 공약수로 약분합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 3.8.2.1
공약수로 약분합니다.
P-1=[35352335-1351]
단계 3.8.2.2
수식을 다시 씁니다.
P-1=[3515235-1351]
P-1=[3515235-1351]
단계 3.8.3
152을 묶습니다.
P-1=[352535-1351]
단계 3.8.4
35-1 을 곱합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 3.8.4.1
35-1을 묶습니다.
P-1=[35253-15351]
단계 3.8.4.2
3-1을 곱합니다.
P-1=[3525-35351]
P-1=[3525-35351]
단계 3.8.5
마이너스 부호를 분수 앞으로 보냅니다.
P-1=[3525-35351]
단계 3.8.6
351을 곱합니다.
P-1=[3525-3535]
P-1=[3525-3535]
P-1=[3525-3535]
단계 4
닮음 변환을 사용하여 대각선 행렬 D을 구합니다.
D=P-1AP
단계 5
행렬을 대입합니다.
[3525-3535][4233][1-2311]
단계 6
간단히 합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
단계 6.1
[3525-3535][4233] 을 곱합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
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 2×2이고 두 번째 행렬은 2×2입니다.
단계 6.1.2
첫 번째 행렬의 각 행에 두 번째 행렬의 각 열을 곱합니다.
[354+253352+253-354+353-352+353][1-2311]
단계 6.1.3
모든 식을 전개하여 행렬의 각 원소를 간단히 합니다.
[185125-3535][1-2311]
[185125-3535][1-2311]
단계 6.2
[185125-3535][1-2311] 을 곱합니다.
자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르십시오...
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 2×2이고 두 번째 행렬은 2×2입니다.
단계 6.2.2
첫 번째 행렬의 각 행에 두 번째 행렬의 각 열을 곱합니다.
[1851+1251185(-23)+1251-351+351-35(-23)+351]
단계 6.2.3
모든 식을 전개하여 행렬의 각 원소를 간단히 합니다.
[6001]
[6001]
[6001]
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