Álgebra linear Exemplos

[\begin{matrix} 1 & 1 0 & 1 \end{matrix}]

$[\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}]$

Etapa 1

Encontre os autovalores.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.1

Estabeleça a fórmula para encontrar a equação característica

$p (λ)$ .

$p (λ) = determinante (A - λ I_{2})$

Etapa 1.2

A matriz identidade ou matriz unitária de tamanho

$2$ é a matriz quadrada

$2 \times 2$ com números "um" na diagonal principal e zeros nos outros lugares.

$[\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}]$

Etapa 1.3

Substitua os valores conhecidos em

$p (λ) = determinante (A - λ I_{2})$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.3.1

Substitua

$[\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}]$ por

$A$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}] - λ I_{2})$

Etapa 1.3.2

Substitua

$[\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}]$ por

$I_{2}$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}] - λ [\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}])$

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.

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 1.4.1.2

Simplifique cada elemento da matriz.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.4.1.2.1

Multiplique

$- 1$ por

$1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 1.4.1.2.2

Multiplique

$- λ \cdot 0$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.4.1.2.2.1

Multiplique

$0$ por

$- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 λ \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 1.4.1.2.2.2

Multiplique

$0$ por

$λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 1.4.1.2.3

Multiplique

$- λ \cdot 0$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.4.1.2.3.1

Multiplique

$0$ por

$- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ 0 λ & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 1.4.1.2.3.2

Multiplique

$0$ por

$λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 1.4.1.2.4

Multiplique

$- 1$ por

$1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ 0 & - λ \end{array}])$

Etapa 1.4.2

Adicione os elementos correspondentes.

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} 1 - λ & 1 + 0 \\ 0 + 0 & 1 - λ \end{array}]$

Etapa 1.4.3

Simplify each element.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.4.3.1

Some

$1$ e

$0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} 1 - λ & 1 \\ 0 + 0 & 1 - λ \end{array}]$

Etapa 1.4.3.2

Some

$0$ e

$0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} 1 - λ & 1 \\ 0 & 1 - λ \end{array}]$

Etapa 1.5

Find the determinant.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.5.1

O determinante de uma matriz

$2 \times 2$ pode ser encontrado ao usar a fórmula

$| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

$p (λ) = (1 - λ) (1 - λ) + 0 \cdot 1$

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

$(1 - λ) (1 - λ)$ usando o método FOIL.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.5.2.1.1.1

Aplique a propriedade distributiva.

$p (λ) = 1 (1 - λ) - λ (1 - λ) + 0 \cdot 1$

Etapa 1.5.2.1.1.2

Aplique a propriedade distributiva.

$p (λ) = 1 \cdot 1 + 1 (- λ) - λ (1 - λ) + 0 \cdot 1$

Etapa 1.5.2.1.1.3

Aplique a propriedade distributiva.

$p (λ) = 1 \cdot 1 + 1 (- λ) - λ \cdot 1 - λ (- λ) + 0 \cdot 1$

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

$1$ por

$1$ .

$p (λ) = 1 + 1 (- λ) - λ \cdot 1 - λ (- λ) + 0 \cdot 1$

Etapa 1.5.2.1.2.1.2

Multiplique

$- λ$ por

$1$ .

$p (λ) = 1 - λ - λ \cdot 1 - λ (- λ) + 0 \cdot 1$

Etapa 1.5.2.1.2.1.3

Multiplique

$- 1$ por

$1$ .

$p (λ) = 1 - λ - λ - λ (- λ) + 0 \cdot 1$

Etapa 1.5.2.1.2.1.4

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

$p (λ) = 1 - λ - λ - 1 \cdot - 1 λ \cdot λ + 0 \cdot 1$

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

$λ$ .

$p (λ) = 1 - λ - λ - 1 \cdot - 1 (λ \cdot λ) + 0 \cdot 1$

Etapa 1.5.2.1.2.1.5.2

Multiplique

$λ$ por

$λ$ .

$p (λ) = 1 - λ - λ - 1 \cdot - 1 λ^{2} + 0 \cdot 1$

Etapa 1.5.2.1.2.1.6

Multiplique

$- 1$ por

$- 1$ .

$p (λ) = 1 - λ - λ + 1 λ^{2} + 0 \cdot 1$

Etapa 1.5.2.1.2.1.7

Multiplique

$λ^{2}$ por

$1$ .

$p (λ) = 1 - λ - λ + λ^{2} + 0 \cdot 1$

Etapa 1.5.2.1.2.2

Subtraia

$λ$ de

$- λ$ .

$p (λ) = 1 - 2 λ + λ^{2} + 0 \cdot 1$

Etapa 1.5.2.1.3

Multiplique

$0$ por

$1$ .

$p (λ) = 1 - 2 λ + λ^{2} + 0$

Etapa 1.5.2.2

Some

$1 - 2 λ + λ^{2}$ e

$0$ .

$p (λ) = 1 - 2 λ + λ^{2}$

Etapa 1.5.2.3

Mova

$1$ .

$p (λ) = - 2 λ + λ^{2} + 1$

Etapa 1.5.2.4

Reordene

$- 2 λ$ e

$λ^{2}$ .

$p (λ) = λ^{2} - 2 λ + 1$

Etapa 1.6

Defina o polinômio característico como igual a

$0$ para encontrar os autovalores

$λ$ .

$λ^{2} - 2 λ + 1 = 0$

Etapa 1.7

Resolva

$λ$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.7.1

Fatore usando a regra do quadrado perfeito.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 1.7.1.1

Reescreva

$1$ como

$1^{2}$ .

$λ^{2} - 2 λ + 1^{2} = 0$

Etapa 1.7.1.2

Verifique se o termo do meio é duas vezes o produto dos números ao quadrado no primeiro e no terceiro termos.

$2 λ = 2 \cdot λ \cdot 1$

Etapa 1.7.1.3

Reescreva o polinômio.

$λ^{2} - 2 \cdot λ \cdot 1 + 1^{2} = 0$

Etapa 1.7.1.4

Fatore usando a regra do trinômio quadrado perfeito

$a^{2} - 2 a b + b^{2} = {(a - b)}^{2}$ , em que

$a = λ$ e

$b = 1$ .

${(λ - 1)}^{2} = 0$

Etapa 1.7.2

Defina

$λ - 1$ como igual a

$0$ .

$λ - 1 = 0$

Etapa 1.7.3

Some

$1$ aos dois lados da equação.

$λ = 1$

Etapa 2

The eigenvector is equal to the null space of the matrix minus the eigenvalue times the identity matrix where

$N$ is the null space and

$I$ is the identity matrix.

$ε_{A} = N (A - λ I_{2})$

Etapa 3

Find the eigenvector using the eigenvalue

$λ = 1$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 3.1

Substitua os valores conhecidos na fórmula.

$N ([\begin{array}{c} 1 & 1 \\ 0 & 1 \end{array}] - [\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}])$

Etapa 3.2

Simplifique.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 3.2.1

Subtraia os elementos correspondentes.

$[\begin{array}{c} 1 - 1 & 1 - 0 \\ 0 - 0 & 1 - 1 \end{array}]$

Etapa 3.2.2

Simplify each element.

Toque para ver mais passagens...

Etapa 3.2.2.1

Subtraia

$1$ de

$1$ .

$[\begin{array}{c} 0 & 1 - 0 \\ 0 - 0 & 1 - 1 \end{array}]$

Etapa 3.2.2.2

Subtraia

$0$ de

$1$ .

$[\begin{array}{c} 0 & 1 \\ 0 - 0 & 1 - 1 \end{array}]$

Etapa 3.2.2.3

Subtraia

$0$ de

$0$ .

$[\begin{array}{c} 0 & 1 \\ 0 & 1 - 1 \end{array}]$

Etapa 3.2.2.4

Subtraia

$1$ de

$1$ .

$[\begin{array}{c} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{array}]$

Etapa 3.3

Find the null space when

$λ = 1$ .

Toque para ver mais passagens...

Etapa 3.3.1

Write as an augmented matrix for

$A x = 0$ .

$[\begin{array}{c} 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{array}]$

Etapa 3.3.2

Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.

$y = 0$

$0 = 0$

Etapa 3.3.3

Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.

$[\begin{array}{c} x \\ y \end{array}] = [\begin{array}{c} x \\ 0 \end{array}]$

Etapa 3.3.4

Write the solution as a linear combination of vectors.

$[\begin{array}{c} x \\ y \end{array}] = x [\begin{array}{c} 1 \\ 0 \end{array}]$

Etapa 3.3.5

Write as a solution set.

${x [\begin{array}{c} 1 \\ 0 \end{array}] | x \in R}$

Etapa 3.3.6

The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.

${[\begin{array}{c} 1 \\ 0 \end{array}]}$

Etapa 4

The eigenspace of

$A$ is the list of the vector space for each eigenvalue.

${[\begin{array}{c} 1 \\ 0 \end{array}]}$