Álgebra linear Exemplos

$[\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}]$

Etapa 1

Estabeleça a fórmula para encontrar a equação característica $p (λ)$ .

$p (λ) = determinante (A - λ I_{2})$

Etapa 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 3

Substitua os valores conhecidos em $p (λ) = determinante (A - λ I_{2})$ .

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Etapa 3.1

Substitua $[\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}]$ por $A$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}] - λ I_{2})$

Etapa 3.2

Substitua $[\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}]$ por $I_{2}$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}] - λ [\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}])$

Etapa 4

Simplifique.

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Etapa 4.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 4.1.1

Multiplique $- λ$ por cada elemento da matriz.

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 4.1.2

Simplifique cada elemento da matriz.

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Etapa 4.1.2.1

Multiplique $- 1$ por $1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 4.1.2.2

Multiplique $- λ \cdot 0$ .

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Etapa 4.1.2.2.1

Multiplique $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 λ \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 4.1.2.2.2

Multiplique $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 4.1.2.3

Multiplique $- λ \cdot 0$ .

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Etapa 4.1.2.3.1

Multiplique $0$ por $- 1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ 0 λ & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 4.1.2.3.2

Multiplique $0$ por $λ$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

Etapa 4.1.2.4

Multiplique $- 1$ por $1$ .

$p (λ) = determinante ([\begin{array}{c} 1 & 4 \\ 1 & - 2 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 \\ 0 & - λ \end{array}])$

Etapa 4.2

Adicione os elementos correspondentes.

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} 1 - λ & 4 + 0 \\ 1 + 0 & - 2 - λ \end{array}]$

Etapa 4.3

Simplify each element.

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Etapa 4.3.1

Some $4$ e $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} 1 - λ & 4 \\ 1 + 0 & - 2 - λ \end{array}]$

Etapa 4.3.2

Some $1$ e $0$ .

$p (λ) = determinante [\begin{array}{c} 1 - λ & 4 \\ 1 & - 2 - λ \end{array}]$

Etapa 5

Find the determinant.

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Etapa 5.1

O determinante de uma matriz $2 \times 2$ pode ser encontrado ao usar a fórmula $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ .

$p (λ) = (1 - λ) (- 2 - λ) - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2

Simplifique o determinante.

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Etapa 5.2.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 5.2.1.1

Expanda $(1 - λ) (- 2 - λ)$ usando o método FOIL.

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Etapa 5.2.1.1.1

Aplique a propriedade distributiva.

$p (λ) = 1 (- 2 - λ) - λ (- 2 - λ) - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.1.2

Aplique a propriedade distributiva.

$p (λ) = 1 \cdot - 2 + 1 (- λ) - λ (- 2 - λ) - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.1.3

Aplique a propriedade distributiva.

$p (λ) = 1 \cdot - 2 + 1 (- λ) - λ \cdot - 2 - λ (- λ) - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.2

Simplifique e combine termos semelhantes.

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Etapa 5.2.1.2.1

Simplifique cada termo.

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Etapa 5.2.1.2.1.1

Multiplique $- 2$ por $1$ .

$p (λ) = - 2 + 1 (- λ) - λ \cdot - 2 - λ (- λ) - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.2.1.2

Multiplique $- λ$ por $1$ .

$p (λ) = - 2 - λ - λ \cdot - 2 - λ (- λ) - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.2.1.3

Multiplique $- 2$ por $- 1$ .

$p (λ) = - 2 - λ + 2 λ - λ (- λ) - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.2.1.4

Reescreva usando a propriedade comutativa da multiplicação.

$p (λ) = - 2 - λ + 2 λ - 1 \cdot - 1 λ \cdot λ - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.2.1.5

Multiplique $λ$ por $λ$ somando os expoentes.

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Etapa 5.2.1.2.1.5.1

Mova $λ$ .

$p (λ) = - 2 - λ + 2 λ - 1 \cdot - 1 (λ \cdot λ) - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.2.1.5.2

Multiplique $λ$ por $λ$ .

$p (λ) = - 2 - λ + 2 λ - 1 \cdot - 1 λ^{2} - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.2.1.6

Multiplique $- 1$ por $- 1$ .

$p (λ) = - 2 - λ + 2 λ + 1 λ^{2} - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.2.1.7

Multiplique $λ^{2}$ por $1$ .

$p (λ) = - 2 - λ + 2 λ + λ^{2} - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.2.2

Some $- λ$ e $2 λ$ .

$p (λ) = - 2 + λ + λ^{2} - 1 \cdot 4$

Etapa 5.2.1.3

Multiplique $- 1$ por $4$ .

$p (λ) = - 2 + λ + λ^{2} - 4$

Etapa 5.2.2

Subtraia $4$ de $- 2$ .

$p (λ) = λ + λ^{2} - 6$

Etapa 5.2.3

Reordene $λ$ e $λ^{2}$ .

$p (λ) = λ^{2} + λ - 6$

Etapa 6

Defina o polinômio característico como igual a $0$ para encontrar os autovalores $λ$ .

$λ^{2} + λ - 6 = 0$

Etapa 7

Resolva $λ$ .

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Etapa 7.1

Fatore $λ^{2} + λ - 6$ usando o método AC.

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Etapa 7.1.1

Considere a forma $x^{2} + b x + c$ . Encontre um par de números inteiros cujo produto é $c$ e cuja soma é $b$ . Neste caso, cujo produto é $- 6$ e cuja soma é $1$ .

$- 2, 3$

Etapa 7.1.2

Escreva a forma fatorada usando estes números inteiros.

$(λ - 2) (λ + 3) = 0$

Etapa 7.2

Se qualquer fator individual no lado esquerdo da equação for igual a $0$ , toda a expressão será igual a $0$ .

$λ - 2 = 0$

$λ + 3 = 0$

Etapa 7.3

Defina $λ - 2$ como igual a $0$ e resolva para $λ$ .

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Etapa 7.3.1

Defina $λ - 2$ como igual a $0$ .

$λ - 2 = 0$

Etapa 7.3.2

Some $2$ aos dois lados da equação.

$λ = 2$

Etapa 7.4

Defina $λ + 3$ como igual a $0$ e resolva para $λ$ .

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Etapa 7.4.1

Defina $λ + 3$ como igual a $0$ .

$λ + 3 = 0$

Etapa 7.4.2

Subtraia $3$ dos dois lados da equação.

$λ = - 3$

Etapa 7.5

A solução final são todos os valores que tornam $(λ - 2) (λ + 3) = 0$ verdadeiro.

$λ = 2, - 3$