Álgebra linear Exemplos

B=[1234]
Etapa 1
Encontre os autovalores.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.1
Estabeleça a fórmula para encontrar a equação característica p(λ).
p(λ)=determinante(A-λI2)
Etapa 1.2
A matriz identidade ou matriz unitária de tamanho 2 é a matriz quadrada 2×2 com números "um" na diagonal principal e zeros nos outros lugares.
[1001]
Etapa 1.3
Substitua os valores conhecidos em p(λ)=determinante(A-λI2).
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.3.1
Substitua [1234] por A.
p(λ)=determinante([1234]-λI2)
Etapa 1.3.2
Substitua [1001] por I2.
p(λ)=determinante([1234]-λ[1001])
p(λ)=determinante([1234]-λ[1001])
Etapa 1.4
Simplifique.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.4.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.4.1.1
Multiplique -λ por cada elemento da matriz.
p(λ)=determinante([1234]+[-λ1-λ0-λ0-λ1])
Etapa 1.4.1.2
Simplifique cada elemento da matriz.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.4.1.2.1
Multiplique -1 por 1.
p(λ)=determinante([1234]+[-λ-λ0-λ0-λ1])
Etapa 1.4.1.2.2
Multiplique -λ0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.4.1.2.2.1
Multiplique 0 por -1.
p(λ)=determinante([1234]+[-λ0λ-λ0-λ1])
Etapa 1.4.1.2.2.2
Multiplique 0 por λ.
p(λ)=determinante([1234]+[-λ0-λ0-λ1])
p(λ)=determinante([1234]+[-λ0-λ0-λ1])
Etapa 1.4.1.2.3
Multiplique -λ0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.4.1.2.3.1
Multiplique 0 por -1.
p(λ)=determinante([1234]+[-λ00λ-λ1])
Etapa 1.4.1.2.3.2
Multiplique 0 por λ.
p(λ)=determinante([1234]+[-λ00-λ1])
p(λ)=determinante([1234]+[-λ00-λ1])
Etapa 1.4.1.2.4
Multiplique -1 por 1.
p(λ)=determinante([1234]+[-λ00-λ])
p(λ)=determinante([1234]+[-λ00-λ])
p(λ)=determinante([1234]+[-λ00-λ])
Etapa 1.4.2
Adicione os elementos correspondentes.
p(λ)=determinante[1-λ2+03+04-λ]
Etapa 1.4.3
Simplifique cada elemento.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.4.3.1
Some 2 e 0.
p(λ)=determinante[1-λ23+04-λ]
Etapa 1.4.3.2
Some 3 e 0.
p(λ)=determinante[1-λ234-λ]
p(λ)=determinante[1-λ234-λ]
p(λ)=determinante[1-λ234-λ]
Etapa 1.5
Encontre o determinante.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.5.1
O determinante de uma matriz 2×2 pode ser encontrado ao usar a fórmula |abcd|=ad-cb.
p(λ)=(1-λ)(4-λ)-32
Etapa 1.5.2
Simplifique o determinante.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.5.2.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.5.2.1.1
Expanda (1-λ)(4-λ) usando o método FOIL.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.5.2.1.1.1
Aplique a propriedade distributiva.
p(λ)=1(4-λ)-λ(4-λ)-32
Etapa 1.5.2.1.1.2
Aplique a propriedade distributiva.
p(λ)=14+1(-λ)-λ(4-λ)-32
Etapa 1.5.2.1.1.3
Aplique a propriedade distributiva.
p(λ)=14+1(-λ)-λ4-λ(-λ)-32
p(λ)=14+1(-λ)-λ4-λ(-λ)-32
Etapa 1.5.2.1.2
Simplifique e combine termos semelhantes.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.5.2.1.2.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.5.2.1.2.1.1
Multiplique 4 por 1.
p(λ)=4+1(-λ)-λ4-λ(-λ)-32
Etapa 1.5.2.1.2.1.2
Multiplique -λ por 1.
p(λ)=4-λ-λ4-λ(-λ)-32
Etapa 1.5.2.1.2.1.3
Multiplique 4 por -1.
p(λ)=4-λ-4λ-λ(-λ)-32
Etapa 1.5.2.1.2.1.4
Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.
p(λ)=4-λ-4λ-1-1λλ-32
Etapa 1.5.2.1.2.1.5
Multiplique λ por λ somando os expoentes.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.5.2.1.2.1.5.1
Mova λ.
p(λ)=4-λ-4λ-1-1(λλ)-32
Etapa 1.5.2.1.2.1.5.2
Multiplique λ por λ.
p(λ)=4-λ-4λ-1-1λ2-32
p(λ)=4-λ-4λ-1-1λ2-32
Etapa 1.5.2.1.2.1.6
Multiplique -1 por -1.
p(λ)=4-λ-4λ+1λ2-32
Etapa 1.5.2.1.2.1.7
Multiplique λ2 por 1.
p(λ)=4-λ-4λ+λ2-32
p(λ)=4-λ-4λ+λ2-32
Etapa 1.5.2.1.2.2
Subtraia 4λ de -λ.
p(λ)=4-5λ+λ2-32
p(λ)=4-5λ+λ2-32
Etapa 1.5.2.1.3
Multiplique -3 por 2.
p(λ)=4-5λ+λ2-6
p(λ)=4-5λ+λ2-6
Etapa 1.5.2.2
Subtraia 6 de 4.
p(λ)=-5λ+λ2-2
Etapa 1.5.2.3
Reordene -5λ e λ2.
p(λ)=λ2-5λ-2
p(λ)=λ2-5λ-2
p(λ)=λ2-5λ-2
Etapa 1.6
Defina o polinômio característico como igual a 0 para encontrar os autovalores λ.
λ2-5λ-2=0
Etapa 1.7
Resolva λ.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.7.1
Use a fórmula quadrática para encontrar as soluções.
-b±b2-4(ac)2a
Etapa 1.7.2
Substitua os valores a=1, b=-5 e c=-2 na fórmula quadrática e resolva λ.
5±(-5)2-4(1-2)21
Etapa 1.7.3
Simplifique.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.7.3.1
Simplifique o numerador.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.7.3.1.1
Eleve -5 à potência de 2.
λ=5±25-41-221
Etapa 1.7.3.1.2
Multiplique -41-2.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 1.7.3.1.2.1
Multiplique -4 por 1.
λ=5±25-4-221
Etapa 1.7.3.1.2.2
Multiplique -4 por -2.
λ=5±25+821
λ=5±25+821
Etapa 1.7.3.1.3
Some 25 e 8.
λ=5±3321
λ=5±3321
Etapa 1.7.3.2
Multiplique 2 por 1.
λ=5±332
λ=5±332
Etapa 1.7.4
A resposta final é a combinação das duas soluções.
λ=5+332,5-332
λ=5+332,5-332
λ=5+332,5-332
Etapa 2
O autovetor é igual ao espaço nulo da matriz menos o autovalor vezes a matriz identidade onde N é o espaço nulo e I é a matriz identidade.
εB=N(B-λI2)
Etapa 3
Encontre o autovetor usando o autovalor λ=5+332.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.1
Substitua os valores conhecidos na fórmula.
N([1234]-5+332[1001])
Etapa 3.2
Simplifique.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.2.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.2.1.1
Multiplique -5+332 por cada elemento da matriz.
[1234]+[-5+3321-5+3320-5+3320-5+3321]
Etapa 3.2.1.2
Simplifique cada elemento da matriz.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.2.1.2.1
Multiplique -1 por 1.
[1234]+[-5+332-5+3320-5+3320-5+3321]
Etapa 3.2.1.2.2
Multiplique -5+3320.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.2.1.2.2.1
Multiplique 0 por -1.
[1234]+[-5+33205+332-5+3320-5+3321]
Etapa 3.2.1.2.2.2
Multiplique 0 por 5+332.
[1234]+[-5+3320-5+3320-5+3321]
[1234]+[-5+3320-5+3320-5+3321]
Etapa 3.2.1.2.3
Multiplique -5+3320.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.2.1.2.3.1
Multiplique 0 por -1.
[1234]+[-5+332005+332-5+3321]
Etapa 3.2.1.2.3.2
Multiplique 0 por 5+332.
[1234]+[-5+33200-5+3321]
[1234]+[-5+33200-5+3321]
Etapa 3.2.1.2.4
Multiplique -1 por 1.
[1234]+[-5+33200-5+332]
[1234]+[-5+33200-5+332]
[1234]+[-5+33200-5+332]
Etapa 3.2.2
Adicione os elementos correspondentes.
[1-5+3322+03+04-5+332]
Etapa 3.2.3
Simplifique cada elemento.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.2.3.1
Escreva 1 como uma fração com um denominador comum.
[22-5+3322+03+04-5+332]
Etapa 3.2.3.2
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
[2-(5+33)22+03+04-5+332]
Etapa 3.2.3.3
Simplifique o numerador.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.2.3.3.1
Aplique a propriedade distributiva.
[2-15-3322+03+04-5+332]
Etapa 3.2.3.3.2
Multiplique -1 por 5.
[2-5-3322+03+04-5+332]
Etapa 3.2.3.3.3
Subtraia 5 de 2.
[-3-3322+03+04-5+332]
[-3-3322+03+04-5+332]
Etapa 3.2.3.4
Reescreva -3 como -1(3).
[-1(3)-3322+03+04-5+332]
Etapa 3.2.3.5
Fatore -1 de -33.
[-1(3)-(33)22+03+04-5+332]
Etapa 3.2.3.6
Fatore -1 de -1(3)-(33).
[-1(3+33)22+03+04-5+332]
Etapa 3.2.3.7
Mova o número negativo para a frente da fração.
[-3+3322+03+04-5+332]
Etapa 3.2.3.8
Some 2 e 0.
[-3+33223+04-5+332]
Etapa 3.2.3.9
Some 3 e 0.
[-3+332234-5+332]
Etapa 3.2.3.10
Para escrever 4 como fração com um denominador comum, multiplique por 22.
[-3+33223422-5+332]
Etapa 3.2.3.11
Combine 4 e 22.
[-3+33223422-5+332]
Etapa 3.2.3.12
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
[-3+3322342-(5+33)2]
Etapa 3.2.3.13
Simplifique o numerador.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.2.3.13.1
Multiplique 4 por 2.
[-3+332238-(5+33)2]
Etapa 3.2.3.13.2
Aplique a propriedade distributiva.
[-3+332238-15-332]
Etapa 3.2.3.13.3
Multiplique -1 por 5.
[-3+332238-5-332]
Etapa 3.2.3.13.4
Subtraia 5 de 8.
[-3+332233-332]
[-3+332233-332]
[-3+332233-332]
[-3+332233-332]
Etapa 3.3
Encontre o espaço nulo quando λ=5+332.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.3.1
Escreva como uma matriz aumentada para Ax=0.
[-3+3322033-3320]
Etapa 3.3.2
Encontre a forma escalonada reduzida por linhas.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.3.2.1
Multiplique cada elemento de R1 por -23+33 para tornar a entrada em 1,1 um 1.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.3.2.1.1
Multiplique cada elemento de R1 por -23+33 para tornar a entrada em 1,1 um 1.
[-23+33(-3+332)-23+332-23+33033-3320]
Etapa 3.3.2.1.2
Simplifique R1.
[13-336033-3320]
[13-336033-3320]
Etapa 3.3.2.2
Execute a operação de linha R2=R2-3R1 para transformar a entrada em 2,1 em 0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 3.3.2.2.1
Execute a operação de linha R2=R2-3R1 para transformar a entrada em 2,1 em 0.
[13-33603-313-332-33-3360-30]
Etapa 3.3.2.2.2
Simplifique R2.
[13-3360000]
[13-3360000]
[13-3360000]
Etapa 3.3.3
Use a matriz de resultados para declarar a solução final ao sistema de equações.
x+3-336y=0
0=0
Etapa 3.3.4
Escreva um vetor de solução resolvendo em termos das variáveis livres em cada linha.
[xy]=[-y2+33y6y]
Etapa 3.3.5
Escreva a solução como uma combinação linear de vetores.
[xy]=y[-12+3361]
Etapa 3.3.6
Escreva como um conjunto de soluções.
{y[-12+3361]|yR}
Etapa 3.3.7
A solução é o conjunto de vetores criados a partir das variáveis livres do sistema.
{[-12+3361]}
{[-12+3361]}
{[-12+3361]}
Etapa 4
Encontre o autovetor usando o autovalor λ=5-332.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.1
Substitua os valores conhecidos na fórmula.
N([1234]-5-332[1001])
Etapa 4.2
Simplifique.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.2.1
Simplifique cada termo.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.2.1.1
Multiplique -5-332 por cada elemento da matriz.
[1234]+[-5-3321-5-3320-5-3320-5-3321]
Etapa 4.2.1.2
Simplifique cada elemento da matriz.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.2.1.2.1
Multiplique -1 por 1.
[1234]+[-5-332-5-3320-5-3320-5-3321]
Etapa 4.2.1.2.2
Multiplique -5-3320.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.2.1.2.2.1
Multiplique 0 por -1.
[1234]+[-5-33205-332-5-3320-5-3321]
Etapa 4.2.1.2.2.2
Multiplique 0 por 5-332.
[1234]+[-5-3320-5-3320-5-3321]
[1234]+[-5-3320-5-3320-5-3321]
Etapa 4.2.1.2.3
Multiplique -5-3320.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.2.1.2.3.1
Multiplique 0 por -1.
[1234]+[-5-332005-332-5-3321]
Etapa 4.2.1.2.3.2
Multiplique 0 por 5-332.
[1234]+[-5-33200-5-3321]
[1234]+[-5-33200-5-3321]
Etapa 4.2.1.2.4
Multiplique -1 por 1.
[1234]+[-5-33200-5-332]
[1234]+[-5-33200-5-332]
[1234]+[-5-33200-5-332]
Etapa 4.2.2
Adicione os elementos correspondentes.
[1-5-3322+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3
Simplifique cada elemento.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.2.3.1
Escreva 1 como uma fração com um denominador comum.
[22-5-3322+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.2
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
[2-(5-33)22+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.3
Simplifique o numerador.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.2.3.3.1
Aplique a propriedade distributiva.
[2-15--3322+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.3.2
Multiplique -1 por 5.
[2-5--3322+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.3.3
Multiplique --33.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.2.3.3.3.1
Multiplique -1 por -1.
[2-5+13322+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.3.3.2
Multiplique 33 por 1.
[2-5+3322+03+04-5-332]
[2-5+3322+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.3.4
Subtraia 5 de 2.
[-3+3322+03+04-5-332]
[-3+3322+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.4
Reescreva -3 como -1(3).
[-1(3)+3322+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.5
Fatore -1 de 33.
[-1(3)-1(-33)22+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.6
Fatore -1 de -1(3)-1(-33).
[-1(3-33)22+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.7
Mova o número negativo para a frente da fração.
[-3-3322+03+04-5-332]
Etapa 4.2.3.8
Some 2 e 0.
[-3-33223+04-5-332]
Etapa 4.2.3.9
Some 3 e 0.
[-3-332234-5-332]
Etapa 4.2.3.10
Para escrever 4 como fração com um denominador comum, multiplique por 22.
[-3-33223422-5-332]
Etapa 4.2.3.11
Combine 4 e 22.
[-3-33223422-5-332]
Etapa 4.2.3.12
Combine os numeradores em relação ao denominador comum.
[-3-3322342-(5-33)2]
Etapa 4.2.3.13
Simplifique o numerador.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.2.3.13.1
Multiplique 4 por 2.
[-3-332238-(5-33)2]
Etapa 4.2.3.13.2
Aplique a propriedade distributiva.
[-3-332238-15--332]
Etapa 4.2.3.13.3
Multiplique -1 por 5.
[-3-332238-5--332]
Etapa 4.2.3.13.4
Multiplique --33.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.2.3.13.4.1
Multiplique -1 por -1.
[-3-332238-5+1332]
Etapa 4.2.3.13.4.2
Multiplique 33 por 1.
[-3-332238-5+332]
[-3-332238-5+332]
Etapa 4.2.3.13.5
Subtraia 5 de 8.
[-3-332233+332]
[-3-332233+332]
[-3-332233+332]
[-3-332233+332]
Etapa 4.3
Encontre o espaço nulo quando λ=5-332.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.3.1
Escreva como uma matriz aumentada para Ax=0.
[-3-3322033+3320]
Etapa 4.3.2
Encontre a forma escalonada reduzida por linhas.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.3.2.1
Multiplique cada elemento de R1 por -23-33 para tornar a entrada em 1,1 um 1.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.3.2.1.1
Multiplique cada elemento de R1 por -23-33 para tornar a entrada em 1,1 um 1.
[-23-33(-3-332)-23-332-23-33033+3320]
Etapa 4.3.2.1.2
Simplifique R1.
[13+336033+3320]
[13+336033+3320]
Etapa 4.3.2.2
Execute a operação de linha R2=R2-3R1 para transformar a entrada em 2,1 em 0.
Toque para ver mais passagens...
Etapa 4.3.2.2.1
Execute a operação de linha R2=R2-3R1 para transformar a entrada em 2,1 em 0.
[13+33603-313+332-33+3360-30]
Etapa 4.3.2.2.2
Simplifique R2.
[13+3360000]
[13+3360000]
[13+3360000]
Etapa 4.3.3
Use a matriz de resultados para declarar a solução final ao sistema de equações.
x+3+336y=0
0=0
Etapa 4.3.4
Escreva um vetor de solução resolvendo em termos das variáveis livres em cada linha.
[xy]=[-y2-33y6y]
Etapa 4.3.5
Escreva a solução como uma combinação linear de vetores.
[xy]=y[-12-3361]
Etapa 4.3.6
Escreva como um conjunto de soluções.
{y[-12-3361]|yR}
Etapa 4.3.7
A solução é o conjunto de vetores criados a partir das variáveis livres do sistema.
{[-12-3361]}
{[-12-3361]}
{[-12-3361]}
Etapa 5
O subespaço próprio de B é a lista do espaço vetorial de cada autovalor.
{[-12+3361],[-12-3361]}
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