Álgebra linear Exemplos

A=[221100021]A=221100021
Etapa 1
Estabeleça a fórmula para encontrar a equação característica p(λ)p(λ).
p(λ)=determinante(A-λI3)p(λ)=determinante(AλI3)
Etapa 2
A matriz identidade ou matriz unitária de tamanho 33 é a matriz quadrada 3×33×3 com números "um" na diagonal principal e zeros nos outros lugares.
[100010001]100010001
Etapa 3
Substitua os valores conhecidos em p(λ)=determinante(A-λI3)p(λ)=determinante(AλI3).
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.1
Substitua [221100021]221100021 por AA.
p(λ)=determinante([221100021]-λI3)p(λ)=determinante221100021λI3
Etapa 3.2
Substitua [100010001]100010001 por I3I3.
p(λ)=determinante([221100021]-λ[100010001])p(λ)=determinante221100021λ100010001
p(λ)=determinante([221100021]-λ[100010001])p(λ)=determinante221100021λ100010001
Etapa 4
Simplifique.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1.1
Multiplique -λλ por cada elemento da matriz.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ1λ0λ0λ0λ1λ0λ0λ0λ1
Etapa 4.1.2
Simplifique cada elemento da matriz.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1.2.1
Multiplique -11 por 11.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ-λ0-λ0-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λλ0λ0λ0λ1λ0λ0λ0λ1
Etapa 4.1.2.2
Multiplique -λ0λ0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1.2.2.1
Multiplique 00 por -11.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ0λ-λ0-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ0λλ0λ0λ1λ0λ0λ0λ1
Etapa 4.1.2.2.2
Multiplique 00 por λλ.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ0-λ0-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ0λ0λ0λ1λ0λ0λ0λ1
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ0-λ0-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ0λ0λ0λ1λ0λ0λ0λ1
Etapa 4.1.2.3
Multiplique -λ0λ0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1.2.3.1
Multiplique 00 por -11.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ00λ-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ00λλ0λ1λ0λ0λ0λ1
Etapa 4.1.2.3.2
Multiplique 00 por λλ.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ00-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ00λ0λ1λ0λ0λ0λ1
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ00-λ0-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ00λ0λ1λ0λ0λ0λ1
Etapa 4.1.2.4
Multiplique -λ0λ0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1.2.4.1
Multiplique 00 por -11.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000λ-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λλ1λ0λ0λ0λ1
Etapa 4.1.2.4.2
Multiplique 00 por λλ.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ1λ0λ0λ0λ1
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ1-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ1λ0λ0λ0λ1
Etapa 4.1.2.5
Multiplique -11 por 11.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λλ0λ0λ0λ1
Etapa 4.1.2.6
Multiplique -λ0λ0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1.2.6.1
Multiplique 00 por -11.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ0λ-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ0λλ0λ0λ1
Etapa 4.1.2.6.2
Multiplique 00 por λλ.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ0λ0λ0λ1
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ0-λ0-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ0λ0λ0λ1
Etapa 4.1.2.7
Multiplique -λ0λ0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1.2.7.1
Multiplique 00 por -11.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ00λ-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ00λλ0λ1
Etapa 4.1.2.7.2
Multiplique 00 por λλ.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ00-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ00λ0λ1
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ00-λ0-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ00λ0λ1
Etapa 4.1.2.8
Multiplique -λ0λ0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1.2.8.1
Multiplique 00 por -11.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ000λ-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ000λλ1
Etapa 4.1.2.8.2
Multiplique 00 por λλ.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ000-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ000λ1
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ000-λ1])p(λ)=determinante221100021+λ000λ000λ1
Etapa 4.1.2.9
Multiplique -11 por 11.
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ000-λ])p(λ)=determinante221100021+λ000λ000λ
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ000-λ])p(λ)=determinante221100021+λ000λ000λ
p(λ)=determinante([221100021]+[-λ000-λ000-λ])p(λ)=determinante221100021+λ000λ000λ
Etapa 4.2
Adicione os elementos correspondentes.
p(λ)=determinante[2-λ2+01+01+00-λ0+00+02+01-λ]p(λ)=determinante2λ2+01+01+00λ0+00+02+01λ
Etapa 4.3
Simplifique cada elemento.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.3.1
Some 22 e 00.
p(λ)=determinante[2-λ21+01+00-λ0+00+02+01-λ]p(λ)=determinante2λ21+01+00λ0+00+02+01λ
Etapa 4.3.2
Some 11 e 00.
p(λ)=determinante[2-λ211+00-λ0+00+02+01-λ]p(λ)=determinante2λ211+00λ0+00+02+01λ
Etapa 4.3.3
Some 11 e 00.
p(λ)=determinante[2-λ2110-λ0+00+02+01-λ]p(λ)=determinante2λ2110λ0+00+02+01λ
Etapa 4.3.4
Subtraia λλ de 00.
p(λ)=determinante[2-λ211-λ0+00+02+01-λ]p(λ)=determinante2λ211λ0+00+02+01λ
Etapa 4.3.5
Some 00 e 00.
p(λ)=determinante[2-λ211-λ00+02+01-λ]p(λ)=determinante2λ211λ00+02+01λ
Etapa 4.3.6
Some 00 e 00.
p(λ)=determinante[2-λ211-λ002+01-λ]p(λ)=determinante2λ211λ002+01λ
Etapa 4.3.7
Some 22 e 00.
p(λ)=determinante[2-λ211-λ0021-λ]p(λ)=determinante2λ211λ0021λ
p(λ)=determinante[2-λ211-λ0021-λ]p(λ)=determinante2λ211λ0021λ
p(λ)=determinante[2-λ211-λ0021-λ]p(λ)=determinante2λ211λ0021λ
Etapa 5
Encontre o determinante.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.1
Escolha a linha ou coluna com mais elementos 00. Se não houver elementos 00, escolha qualquer linha ou coluna. Multiplique cada elemento na coluna 11 por seu cofator e some.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.1.1
Considere o gráfico de sinais correspondente.
|+-+-+-+-+|∣ ∣+++++∣ ∣
Etapa 5.1.2
O cofator é o menor com o sinal alterado se os índices corresponderem a uma posição - no gráfico de sinais.
Etapa 5.1.3
O menor para a11a11 é o determinante com a linha 11 e a coluna 11 excluídas.
|-λ021-λ|λ021λ
Etapa 5.1.4
Multiplique o elemento a11a11 por seu cofator.
(2-λ)|-λ021-λ|(2λ)λ021λ
Etapa 5.1.5
O menor para a21a21 é o determinante com a linha 22 e a coluna 11 excluídas.
|2121-λ|2121λ
Etapa 5.1.6
Multiplique o elemento a21a21 por seu cofator.
-1|2121-λ|12121λ
Etapa 5.1.7
O menor para a31a31 é o determinante com a linha 33 e a coluna 11 excluídas.
|21-λ0|21λ0
Etapa 5.1.8
Multiplique o elemento a31a31 por seu cofator.
0|21-λ0|021λ0
Etapa 5.1.9
Adicione os termos juntos.
p(λ)=(2-λ)|-λ021-λ|-1|2121-λ|+0|21-λ0|p(λ)=(2λ)λ021λ12121λ+021λ0
p(λ)=(2-λ)|-λ021-λ|-1|2121-λ|+0|21-λ0|p(λ)=(2λ)λ021λ12121λ+021λ0
Etapa 5.2
Multiplique 00 por |21-λ0|21λ0.
p(λ)=(2-λ)|-λ021-λ|-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)λ021λ12121λ+0
Etapa 5.3
Avalie |-λ021-λ|λ021λ.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.3.1
O determinante de uma matriz 2×22×2 pode ser encontrado ao usar a fórmula |abcd|=ad-cbabcd=adcb.
p(λ)=(2-λ)(-λ(1-λ)-20)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ(1λ)20)12121λ+0
Etapa 5.3.2
Simplifique o determinante.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.3.2.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.3.2.1.1
Aplique a propriedade distributiva.
p(λ)=(2-λ)(-λ1-λ(-λ)-20)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ1λ(λ)20)12121λ+0
Etapa 5.3.2.1.2
Multiplique -11 por 11.
p(λ)=(2-λ)(-λ-λ(-λ)-20)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λλ(λ)20)12121λ+0
Etapa 5.3.2.1.3
Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.
p(λ)=(2-λ)(-λ-1-1λλ-20)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ11λλ20)12121λ+0
Etapa 5.3.2.1.4
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.3.2.1.4.1
Multiplique λλ por λλ somando os expoentes.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.3.2.1.4.1.1
Mova λλ.
p(λ)=(2-λ)(-λ-1-1(λλ)-20)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ11(λλ)20)12121λ+0
Etapa 5.3.2.1.4.1.2
Multiplique λλ por λλ.
p(λ)=(2-λ)(-λ-1-1λ2-20)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ11λ220)12121λ+0
p(λ)=(2-λ)(-λ-1-1λ2-20)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ11λ220)12121λ+0
Etapa 5.3.2.1.4.2
Multiplique -11 por -11.
p(λ)=(2-λ)(-λ+1λ2-20)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ+1λ220)12121λ+0
Etapa 5.3.2.1.4.3
Multiplique λ2λ2 por 11.
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2-20)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ+λ220)12121λ+0
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2-20)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ+λ220)12121λ+0
Etapa 5.3.2.1.5
Multiplique -22 por 00.
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2+0)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ+λ2+0)12121λ+0
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2+0)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ+λ2+0)12121λ+0
Etapa 5.3.2.2
Some -λ+λ2λ+λ2 e 00.
p(λ)=(2-λ)(-λ+λ2)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ+λ2)12121λ+0
Etapa 5.3.2.3
Reordene -λλ e λ2λ2.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1|2121-λ|+0p(λ)=(2λ)(λ2λ)12121λ+0
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1|2121-λ|+0
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1|2121-λ|+0
Etapa 5.4
Avalie |2121-λ|.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.4.1
O determinante de uma matriz 2×2 pode ser encontrado ao usar a fórmula |abcd|=ad-cb.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2(1-λ)-21)+0
Etapa 5.4.2
Simplifique o determinante.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.4.2.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.4.2.1.1
Aplique a propriedade distributiva.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(21+2(-λ)-21)+0
Etapa 5.4.2.1.2
Multiplique 2 por 1.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2+2(-λ)-21)+0
Etapa 5.4.2.1.3
Multiplique -1 por 2.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2-2λ-21)+0
Etapa 5.4.2.1.4
Multiplique -2 por 1.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2-2λ-2)+0
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(2-2λ-2)+0
Etapa 5.4.2.2
Combine os termos opostos em 2-2λ-2.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.4.2.2.1
Subtraia 2 de 2.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ+0)+0
Etapa 5.4.2.2.2
Some -2λ e 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
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ)+0
Etapa 5.5
Simplifique o determinante.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.1
Some (2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ) e 0.
p(λ)=(2-λ)(λ2-λ)-1(-2λ)
Etapa 5.5.2
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.2.1
Expanda (2-λ)(λ2-λ) usando o método FOIL.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.2.1.1
Aplique a propriedade distributiva.
p(λ)=2(λ2-λ)-λ(λ2-λ)-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.1.2
Aplique a propriedade distributiva.
p(λ)=2λ2+2(-λ)-λ(λ2-λ)-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.1.3
Aplique a propriedade distributiva.
p(λ)=2λ2+2(-λ)-λλ2-λ(-λ)-1(-2λ)
p(λ)=2λ2+2(-λ)-λλ2-λ(-λ)-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2
Simplifique e combine termos semelhantes.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.2.2.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.2.2.1.1
Multiplique -1 por 2.
p(λ)=2λ2-2λ-λλ2-λ(-λ)-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2.1.2
Multiplique λ por λ2 somando os expoentes.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.2.2.1.2.1
Mova λ2.
p(λ)=2λ2-2λ-(λ2λ)-λ(-λ)-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2.1.2.2
Multiplique λ2 por λ.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.2.2.1.2.2.1
Eleve λ à potência de 1.
p(λ)=2λ2-2λ-(λ2λ1)-λ(-λ)-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2.1.2.2.2
Use a regra da multiplicação de potências aman=am+n para combinar expoentes.
p(λ)=2λ2-2λ-λ2+1-λ(-λ)-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ2+1-λ(-λ)-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2.1.2.3
Some 2 e 1.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-λ(-λ)-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-λ(-λ)-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2.1.3
Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1-1λλ-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2.1.4
Multiplique λ por λ somando os expoentes.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.2.2.1.4.1
Mova λ.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1-1(λλ)-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2.1.4.2
Multiplique λ por λ.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1-1λ2-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ3-1-1λ2-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2.1.5
Multiplique -1 por -1.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3+1λ2-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2.1.6
Multiplique λ2 por 1.
p(λ)=2λ2-2λ-λ3+λ2-1(-2λ)
p(λ)=2λ2-2λ-λ3+λ2-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.2.2
Some 2λ2 e λ2.
p(λ)=3λ2-2λ-λ3-1(-2λ)
p(λ)=3λ2-2λ-λ3-1(-2λ)
Etapa 5.5.2.3
Multiplique -2 por -1.
p(λ)=3λ2-2λ-λ3+2λ
p(λ)=3λ2-2λ-λ3+2λ
Etapa 5.5.3
Combine os termos opostos em 3λ2-2λ-λ3+2λ.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 5.5.3.1
Some -2λ e 2λ.
p(λ)=3λ2-λ3+0
Etapa 5.5.3.2
Some 3λ2-λ3 e 0.
p(λ)=3λ2-λ3
p(λ)=3λ2-λ3
Etapa 5.5.4
Reordene 3λ2 e -λ3.
p(λ)=-λ3+3λ2
p(λ)=-λ3+3λ2
p(λ)=-λ3+3λ2
Etapa 6
Defina o polinômio característico como igual a 0 para encontrar os autovalores λ.
-λ3+3λ2=0
Etapa 7
Resolva λ.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 7.1
Fatore -λ2 de -λ3+3λ2.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 7.1.1
Fatore -λ2 de -λ3.
-λ2λ+3λ2=0
Etapa 7.1.2
Fatore -λ2 de 3λ2.
-λ2λ-λ2-3=0
Etapa 7.1.3
Fatore -λ2 de -λ2(λ)-λ2(-3).
-λ2(λ-3)=0
-λ2(λ-3)=0
Etapa 7.2
Se qualquer fator individual no lado esquerdo da equação for igual a 0, toda a expressão será igual a 0.
λ2=0
λ-3=0
Etapa 7.3
Defina λ2 como igual a 0 e resolva para λ.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 7.3.1
Defina λ2 como igual a 0.
λ2=0
Etapa 7.3.2
Resolva λ2=0 para λ.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 7.3.2.1
Pegue a raiz especificada de ambos os lados da equação para eliminar o expoente no lado esquerdo.
λ=±0
Etapa 7.3.2.2
Simplifique ±0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 7.3.2.2.1
Reescreva 0 como 02.
λ=±02
Etapa 7.3.2.2.2
Elimine os termos abaixo do radical, presumindo que sejam números reais positivos.
λ=±0
Etapa 7.3.2.2.3
Mais ou menos 0 é 0.
λ=0
λ=0
λ=0
λ=0
Etapa 7.4
Defina λ-3 como igual a 0 e resolva para λ.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 7.4.1
Defina λ-3 como igual a 0.
λ-3=0
Etapa 7.4.2
Some 3 aos dois lados da equação.
λ=3
λ=3
Etapa 7.5
A solução final são todos os valores que tornam -λ2(λ-3)=0 verdadeiro.
λ=0,3
λ=0,3
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