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선형 대수 예제
[4012324904]⎡⎢⎣4012324904⎤⎥⎦
단계 1
특성방정식 p(λ) 를 구하기 위하여 공식을 세웁니다.
p(λ)=행렬식(A-λI3)
단계 2
크기가 3인 단위행렬은 주대각선이 1이고 나머지는 0인 3×3 정방행렬입니다.
[100010001]
단계 3
단계 3.1
A에 [4012324904]를 대입합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]-λI3)
단계 3.2
I3에 [100010001]를 대입합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]-λ[100010001])
p(λ)=행렬식([4012324904]-λ[100010001])
단계 4
단계 4.1
각 항을 간단히 합니다.
단계 4.1.1
행렬의 각 원소에 -λ을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2
행렬의 각 원소를 간단히 합니다.
단계 4.1.2.1
-1에 1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.2
-λ⋅0 을 곱합니다.
단계 4.1.2.2.1
0에 -1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ0λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.2.2
0에 λ을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.3
-λ⋅0 을 곱합니다.
단계 4.1.2.3.1
0에 -1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ00λ-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.3.2
0에 λ을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ00-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ00-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.4
-λ⋅0 을 곱합니다.
단계 4.1.2.4.1
0에 -1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000λ-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.4.2
0에 λ을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.5
-1에 1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.6
-λ⋅0 을 곱합니다.
단계 4.1.2.6.1
0에 -1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ0λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.6.2
0에 λ을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.7
-λ⋅0 을 곱합니다.
단계 4.1.2.7.1
0에 -1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ00λ-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.7.2
0에 λ을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ00-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ00-λ⋅0-λ⋅1])
단계 4.1.2.8
-λ⋅0 을 곱합니다.
단계 4.1.2.8.1
0에 -1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ000λ-λ⋅1])
단계 4.1.2.8.2
0에 λ을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ000-λ⋅1])
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ000-λ⋅1])
단계 4.1.2.9
-1에 1을 곱합니다.
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ000-λ])
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ000-λ])
p(λ)=행렬식([4012324904]+[-λ000-λ000-λ])
단계 4.2
해당하는 원소를 더합니다.
p(λ)=행렬식[4-λ0+01+02+03-λ2+049+00+04-λ]
단계 4.3
Simplify each element.
단계 4.3.1
0를 0에 더합니다.
p(λ)=행렬식[4-λ01+02+03-λ2+049+00+04-λ]
단계 4.3.2
1를 0에 더합니다.
p(λ)=행렬식[4-λ012+03-λ2+049+00+04-λ]
단계 4.3.3
2를 0에 더합니다.
p(λ)=행렬식[4-λ0123-λ2+049+00+04-λ]
단계 4.3.4
2를 0에 더합니다.
p(λ)=행렬식[4-λ0123-λ249+00+04-λ]
단계 4.3.5
49를 0에 더합니다.
p(λ)=행렬식[4-λ0123-λ2490+04-λ]
단계 4.3.6
0를 0에 더합니다.
p(λ)=행렬식[4-λ0123-λ24904-λ]
p(λ)=행렬식[4-λ0123-λ24904-λ]
p(λ)=행렬식[4-λ0123-λ24904-λ]
단계 5
단계 5.1
Choose the row or column with the most 0 elements. If there are no 0 elements choose any row or column. Multiply every element in column 2 by its cofactor and add.
단계 5.1.1
Consider the corresponding sign chart.
|+-+-+-+-+|
단계 5.1.2
The cofactor is the minor with the sign changed if the indices match a - position on the sign chart.
단계 5.1.3
The minor for a12 is the determinant with row 1 and column 2 deleted.
|22494-λ|
단계 5.1.4
Multiply element a12 by its cofactor.
0|22494-λ|
단계 5.1.5
The minor for a22 is the determinant with row 2 and column 2 deleted.
|4-λ1494-λ|
단계 5.1.6
Multiply element a22 by its cofactor.
(3-λ)|4-λ1494-λ|
단계 5.1.7
The minor for a32 is the determinant with row 3 and column 2 deleted.
|4-λ122|
단계 5.1.8
Multiply element a32 by its cofactor.
0|4-λ122|
단계 5.1.9
Add the terms together.
p(λ)=0|22494-λ|+(3-λ)|4-λ1494-λ|+0|4-λ122|
p(λ)=0|22494-λ|+(3-λ)|4-λ1494-λ|+0|4-λ122|
단계 5.2
0에 |22494-λ|을 곱합니다.
p(λ)=0+(3-λ)|4-λ1494-λ|+0|4-λ122|
단계 5.3
0에 |4-λ122|을 곱합니다.
p(λ)=0+(3-λ)|4-λ1494-λ|+0
단계 5.4
|4-λ1494-λ|의 값을 구합니다.
단계 5.4.1
2×2 행렬의 행렬식은 |abcd|=ad-cb 공식을 이용해 계산합니다.
p(λ)=0+(3-λ)((4-λ)(4-λ)-49⋅1)+0
단계 5.4.2
행렬식을 간단히 합니다.
단계 5.4.2.1
각 항을 간단히 합니다.
단계 5.4.2.1.1
FOIL 계산법을 이용하여 (4-λ)(4-λ) 를 전개합니다.
단계 5.4.2.1.1.1
분배 법칙을 적용합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(4(4-λ)-λ(4-λ)-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.1.2
분배 법칙을 적용합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(4⋅4+4(-λ)-λ(4-λ)-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.1.3
분배 법칙을 적용합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(4⋅4+4(-λ)-λ⋅4-λ(-λ)-49⋅1)+0
p(λ)=0+(3-λ)(4⋅4+4(-λ)-λ⋅4-λ(-λ)-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.2
동류항끼리 묶고 식을 간단히 합니다.
단계 5.4.2.1.2.1
각 항을 간단히 합니다.
단계 5.4.2.1.2.1.1
4에 4을 곱합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(16+4(-λ)-λ⋅4-λ(-λ)-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.2.1.2
-1에 4을 곱합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(16-4λ-λ⋅4-λ(-λ)-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.2.1.3
4에 -1을 곱합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(16-4λ-4λ-λ(-λ)-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.2.1.4
곱셈의 교환법칙을 사용하여 다시 씁니다.
p(λ)=0+(3-λ)(16-4λ-4λ-1⋅-1λ⋅λ-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.2.1.5
지수를 더하여 λ에 λ을 곱합니다.
단계 5.4.2.1.2.1.5.1
λ를 옮깁니다.
p(λ)=0+(3-λ)(16-4λ-4λ-1⋅-1(λ⋅λ)-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.2.1.5.2
λ에 λ을 곱합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(16-4λ-4λ-1⋅-1λ2-49⋅1)+0
p(λ)=0+(3-λ)(16-4λ-4λ-1⋅-1λ2-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.2.1.6
-1에 -1을 곱합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(16-4λ-4λ+1λ2-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.2.1.7
λ2에 1을 곱합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(16-4λ-4λ+λ2-49⋅1)+0
p(λ)=0+(3-λ)(16-4λ-4λ+λ2-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.2.2
-4λ에서 4λ을 뺍니다.
p(λ)=0+(3-λ)(16-8λ+λ2-49⋅1)+0
p(λ)=0+(3-λ)(16-8λ+λ2-49⋅1)+0
단계 5.4.2.1.3
-49에 1을 곱합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(16-8λ+λ2-49)+0
p(λ)=0+(3-λ)(16-8λ+λ2-49)+0
단계 5.4.2.2
16에서 49을 뺍니다.
p(λ)=0+(3-λ)(-8λ+λ2-33)+0
단계 5.4.2.3
-8λ와 λ2을 다시 정렬합니다.
p(λ)=0+(3-λ)(λ2-8λ-33)+0
p(λ)=0+(3-λ)(λ2-8λ-33)+0
p(λ)=0+(3-λ)(λ2-8λ-33)+0
단계 5.5
행렬식을 간단히 합니다.
단계 5.5.1
0+(3-λ)(λ2-8λ-33)+0의 반대 항을 묶습니다.
단계 5.5.1.1
0를 (3-λ)(λ2-8λ-33)에 더합니다.
p(λ)=(3-λ)(λ2-8λ-33)+0
단계 5.5.1.2
(3-λ)(λ2-8λ-33)를 0에 더합니다.
p(λ)=(3-λ)(λ2-8λ-33)
p(λ)=(3-λ)(λ2-8λ-33)
단계 5.5.2
첫 번째 수식의 항과 두 번째 수식의 항을 각각 곱하여 (3-λ)(λ2-8λ-33) 를 전개합니다.
p(λ)=3λ2+3(-8λ)+3⋅-33-λ⋅λ2-λ(-8λ)-λ⋅-33
단계 5.5.3
각 항을 간단히 합니다.
단계 5.5.3.1
-8에 3을 곱합니다.
p(λ)=3λ2-24λ+3⋅-33-λ⋅λ2-λ(-8λ)-λ⋅-33
단계 5.5.3.2
3에 -33을 곱합니다.
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ⋅λ2-λ(-8λ)-λ⋅-33
단계 5.5.3.3
지수를 더하여 λ에 λ2을 곱합니다.
단계 5.5.3.3.1
λ2를 옮깁니다.
p(λ)=3λ2-24λ-99-(λ2λ)-λ(-8λ)-λ⋅-33
단계 5.5.3.3.2
λ2에 λ을 곱합니다.
단계 5.5.3.3.2.1
λ를 1승 합니다.
p(λ)=3λ2-24λ-99-(λ2λ1)-λ(-8λ)-λ⋅-33
단계 5.5.3.3.2.2
지수 법칙 aman=am+n 을 이용하여 지수를 합칩니다.
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ2+1-λ(-8λ)-λ⋅-33
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ2+1-λ(-8λ)-λ⋅-33
단계 5.5.3.3.3
2를 1에 더합니다.
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ3-λ(-8λ)-λ⋅-33
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ3-λ(-8λ)-λ⋅-33
단계 5.5.3.4
곱셈의 교환법칙을 사용하여 다시 씁니다.
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ3-1⋅-8λ⋅λ-λ⋅-33
단계 5.5.3.5
지수를 더하여 λ에 λ을 곱합니다.
단계 5.5.3.5.1
λ를 옮깁니다.
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ3-1⋅-8(λ⋅λ)-λ⋅-33
단계 5.5.3.5.2
λ에 λ을 곱합니다.
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ3-1⋅-8λ2-λ⋅-33
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ3-1⋅-8λ2-λ⋅-33
단계 5.5.3.6
-1에 -8을 곱합니다.
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ3+8λ2-λ⋅-33
단계 5.5.3.7
-33에 -1을 곱합니다.
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ3+8λ2+33λ
p(λ)=3λ2-24λ-99-λ3+8λ2+33λ
단계 5.5.4
3λ2를 8λ2에 더합니다.
p(λ)=11λ2-24λ-99-λ3+33λ
단계 5.5.5
-24λ를 33λ에 더합니다.
p(λ)=11λ2+9λ-99-λ3
단계 5.5.6
-99를 옮깁니다.
p(λ)=11λ2+9λ-λ3-99
단계 5.5.7
9λ를 옮깁니다.
p(λ)=11λ2-λ3+9λ-99
단계 5.5.8
11λ2와 -λ3을 다시 정렬합니다.
p(λ)=-λ3+11λ2+9λ-99
p(λ)=-λ3+11λ2+9λ-99
p(λ)=-λ3+11λ2+9λ-99
단계 6
특성다항식이 0 이 되도록 하여 고유값 λ 를 구합니다.
-λ3+11λ2+9λ-99=0
단계 7
단계 7.1
방정식의 좌변을 인수분해합니다.
단계 7.1.1
각 그룹에서 최대공약수를 밖으로 뺍니다.
단계 7.1.1.1
처음 두 항과 마지막 두 항을 묶습니다.
(-λ3+11λ2)+9λ-99=0
단계 7.1.1.2
각 그룹에서 최대공약수를 밖으로 뺍니다.
λ2(-λ+11)-9(-λ+11)=0
λ2(-λ+11)-9(-λ+11)=0
단계 7.1.2
최대공약수 -λ+11을 밖으로 빼어 다항식을 인수분해합니다.
(-λ+11)(λ2-9)=0
단계 7.1.3
9을 32로 바꿔 씁니다.
(-λ+11)(λ2-32)=0
단계 7.1.4
인수분해합니다.
단계 7.1.4.1
두 항 모두 완전제곱식이므로, 제곱의 차 공식 a2-b2=(a+b)(a-b) 을 이용하여 인수분해합니다. 이 때 a=λ 이고 b=3 입니다.
(-λ+11)((λ+3)(λ-3))=0
단계 7.1.4.2
불필요한 괄호를 제거합니다.
(-λ+11)(λ+3)(λ-3)=0
(-λ+11)(λ+3)(λ-3)=0
(-λ+11)(λ+3)(λ-3)=0
단계 7.2
방정식 좌변의 한 인수가 0 이면 전체 식은 0 이 됩니다.
-λ+11=0
λ+3=0
λ-3=0
단계 7.3
-λ+11 이 0 가 되도록 하고 λ 에 대해 식을 풉니다.
단계 7.3.1
-λ+11를 0와 같다고 둡니다.
-λ+11=0
단계 7.3.2
-λ+11=0을 λ에 대해 풉니다.
단계 7.3.2.1
방정식의 양변에서 11를 뺍니다.
-λ=-11
단계 7.3.2.2
-λ=-11의 각 항을 -1로 나누고 식을 간단히 합니다.
단계 7.3.2.2.1
-λ=-11의 각 항을 -1로 나눕니다.
-λ-1=-11-1
단계 7.3.2.2.2
좌변을 간단히 합니다.
단계 7.3.2.2.2.1
두 음수를 나누면 양수가 나옵니다.
λ1=-11-1
단계 7.3.2.2.2.2
λ을 1로 나눕니다.
λ=-11-1
λ=-11-1
단계 7.3.2.2.3
우변을 간단히 합니다.
단계 7.3.2.2.3.1
-11을 -1로 나눕니다.
λ=11
λ=11
λ=11
λ=11
λ=11
단계 7.4
λ+3 이 0 가 되도록 하고 λ 에 대해 식을 풉니다.
단계 7.4.1
λ+3를 0와 같다고 둡니다.
λ+3=0
단계 7.4.2
방정식의 양변에서 3를 뺍니다.
λ=-3
λ=-3
단계 7.5
λ-3 이 0 가 되도록 하고 λ 에 대해 식을 풉니다.
단계 7.5.1
λ-3를 0와 같다고 둡니다.
λ-3=0
단계 7.5.2
방정식의 양변에 3를 더합니다.
λ=3
λ=3
단계 7.6
(-λ+11)(λ+3)(λ-3)=0을 참으로 만드는 모든 값이 최종 해가 됩니다.
λ=11,-3,3
λ=11,-3,3