Ví dụ
[-143112-10-1]⎡⎢⎣−143112−10−1⎤⎥⎦
Bước 1
Lập công thức để tìm phương trình đặc trưng p(λ)p(λ).
p(λ)=định thức(A-λI3)
Bước 2
Ma trận đơn vị cỡ 3 là ma trận vuông 3×3 có đường chéo chính gồm các hệ số một và phần còn lại là các hệ số không.
[100010001]
Bước 3
Bước 3.1
Thay [-143112-10-1] bằng A.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]-λI3)
Bước 3.2
Thay [100010001] bằng I3.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]-λ[100010001])
p(λ)=định thức([-143112-10-1]-λ[100010001])
Bước 4
Bước 4.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Bước 4.1.1
Nhân -λ với mỗi phần tử của ma trận.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2
Rút gọn từng phần tử trong ma trận.
Bước 4.1.2.1
Nhân -1 với 1.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.2
Nhân -λ⋅0.
Bước 4.1.2.2.1
Nhân 0 với -1.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ0λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.2.2
Nhân 0 với λ.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.3
Nhân -λ⋅0.
Bước 4.1.2.3.1
Nhân 0 với -1.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ00λ-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.3.2
Nhân 0 với λ.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ00-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ00-λ⋅0-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.4
Nhân -λ⋅0.
Bước 4.1.2.4.1
Nhân 0 với -1.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000λ-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.4.2
Nhân 0 với λ.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ⋅1-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.5
Nhân -1 với 1.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.6
Nhân -λ⋅0.
Bước 4.1.2.6.1
Nhân 0 với -1.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ0λ-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.6.2
Nhân 0 với λ.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ0-λ⋅0-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.7
Nhân -λ⋅0.
Bước 4.1.2.7.1
Nhân 0 với -1.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ00λ-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.7.2
Nhân 0 với λ.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ00-λ⋅0-λ⋅1])
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ00-λ⋅0-λ⋅1])
Bước 4.1.2.8
Nhân -λ⋅0.
Bước 4.1.2.8.1
Nhân 0 với -1.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ000λ-λ⋅1])
Bước 4.1.2.8.2
Nhân 0 với λ.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ000-λ⋅1])
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ000-λ⋅1])
Bước 4.1.2.9
Nhân -1 với 1.
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ000-λ])
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ000-λ])
p(λ)=định thức([-143112-10-1]+[-λ000-λ000-λ])
Bước 4.2
Cộng các phần tử tương ứng với nhau.
p(λ)=định thức[-1-λ4+03+01+01-λ2+0-1+00+0-1-λ]
Bước 4.3
Simplify each element.
Bước 4.3.1
Cộng 4 và 0.
p(λ)=định thức[-1-λ43+01+01-λ2+0-1+00+0-1-λ]
Bước 4.3.2
Cộng 3 và 0.
p(λ)=định thức[-1-λ431+01-λ2+0-1+00+0-1-λ]
Bước 4.3.3
Cộng 1 và 0.
p(λ)=định thức[-1-λ4311-λ2+0-1+00+0-1-λ]
Bước 4.3.4
Cộng 2 và 0.
p(λ)=định thức[-1-λ4311-λ2-1+00+0-1-λ]
Bước 4.3.5
Cộng -1 và 0.
p(λ)=định thức[-1-λ4311-λ2-10+0-1-λ]
Bước 4.3.6
Cộng 0 và 0.
p(λ)=định thức[-1-λ4311-λ2-10-1-λ]
p(λ)=định thức[-1-λ4311-λ2-10-1-λ]
p(λ)=định thức[-1-λ4311-λ2-10-1-λ]
Bước 5
Bước 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.
Bước 5.1.1
Consider the corresponding sign chart.
|+-+-+-+-+|
Bước 5.1.2
The cofactor is the minor with the sign changed if the indices match a - position on the sign chart.
Bước 5.1.3
The minor for a12 is the determinant with row 1 and column 2 deleted.
|12-1-1-λ|
Bước 5.1.4
Multiply element a12 by its cofactor.
-4|12-1-1-λ|
Bước 5.1.5
The minor for a22 is the determinant with row 2 and column 2 deleted.
|-1-λ3-1-1-λ|
Bước 5.1.6
Multiply element a22 by its cofactor.
(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|
Bước 5.1.7
The minor for a32 is the determinant with row 3 and column 2 deleted.
|-1-λ312|
Bước 5.1.8
Multiply element a32 by its cofactor.
0|-1-λ312|
Bước 5.1.9
Add the terms together.
p(λ)=-4|12-1-1-λ|+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0|-1-λ312|
p(λ)=-4|12-1-1-λ|+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0|-1-λ312|
Bước 5.2
Nhân 0 với |-1-λ312|.
p(λ)=-4|12-1-1-λ|+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0
Bước 5.3
Tính |12-1-1-λ|.
Bước 5.3.1
Có thể tìm được định thức của một 2×2 ma trận bằng công thức |abcd|=ad-cb.
p(λ)=-4(1(-1-λ)-(-1⋅2))+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0
Bước 5.3.2
Rút gọn định thức.
Bước 5.3.2.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Bước 5.3.2.1.1
Nhân -1-λ với 1.
p(λ)=-4(-1-λ-(-1⋅2))+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0
Bước 5.3.2.1.2
Nhân -(-1⋅2).
Bước 5.3.2.1.2.1
Nhân -1 với 2.
p(λ)=-4(-1-λ--2)+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0
Bước 5.3.2.1.2.2
Nhân -1 với -2.
p(λ)=-4(-1-λ+2)+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0
p(λ)=-4(-1-λ+2)+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0
p(λ)=-4(-1-λ+2)+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0
Bước 5.3.2.2
Cộng -1 và 2.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)|-1-λ3-1-1-λ|+0
Bước 5.4
Tính |-1-λ3-1-1-λ|.
Bước 5.4.1
Có thể tìm được định thức của một 2×2 ma trận bằng công thức |abcd|=ad-cb.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)((-1-λ)(-1-λ)-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2
Rút gọn định thức.
Bước 5.4.2.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Bước 5.4.2.1.1
Khai triển (-1-λ)(-1-λ) bằng cách sử dụng Phương pháp FOIL.
Bước 5.4.2.1.1.1
Áp dụng thuộc tính phân phối.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(-1(-1-λ)-λ(-1-λ)-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.1.2
Áp dụng thuộc tính phân phối.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(-1⋅-1-1(-λ)-λ(-1-λ)-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.1.3
Áp dụng thuộc tính phân phối.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(-1⋅-1-1(-λ)-λ⋅-1-λ(-λ)-(-1⋅3))+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(-1⋅-1-1(-λ)-λ⋅-1-λ(-λ)-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2
Rút gọn và kết hợp các số hạng đồng dạng.
Bước 5.4.2.1.2.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Bước 5.4.2.1.2.1.1
Nhân -1 với -1.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1-1(-λ)-λ⋅-1-λ(-λ)-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2.1.2
Nhân -1(-λ).
Bước 5.4.2.1.2.1.2.1
Nhân -1 với -1.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+1λ-λ⋅-1-λ(-λ)-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2.1.2.2
Nhân λ với 1.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ-λ⋅-1-λ(-λ)-(-1⋅3))+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ-λ⋅-1-λ(-λ)-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2.1.3
Nhân -λ⋅-1.
Bước 5.4.2.1.2.1.3.1
Nhân -1 với -1.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ+1λ-λ(-λ)-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2.1.3.2
Nhân λ với 1.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ+λ-λ(-λ)-(-1⋅3))+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ+λ-λ(-λ)-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2.1.4
Viết lại bằng tính chất giao hoán của phép nhân.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ+λ-1⋅-1λ⋅λ-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2.1.5
Nhân λ với λ bằng cách cộng các số mũ.
Bước 5.4.2.1.2.1.5.1
Di chuyển λ.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ+λ-1⋅-1(λ⋅λ)-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2.1.5.2
Nhân λ với λ.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ+λ-1⋅-1λ2-(-1⋅3))+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ+λ-1⋅-1λ2-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2.1.6
Nhân -1 với -1.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ+λ+1λ2-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2.1.7
Nhân λ2 với 1.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ+λ+λ2-(-1⋅3))+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+λ+λ+λ2-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.2.2
Cộng λ và λ.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+2λ+λ2-(-1⋅3))+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+2λ+λ2-(-1⋅3))+0
Bước 5.4.2.1.3
Nhân -(-1⋅3).
Bước 5.4.2.1.3.1
Nhân -1 với 3.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+2λ+λ2--3)+0
Bước 5.4.2.1.3.2
Nhân -1 với -3.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+2λ+λ2+3)+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+2λ+λ2+3)+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(1+2λ+λ2+3)+0
Bước 5.4.2.2
Cộng 1 và 3.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(2λ+λ2+4)+0
Bước 5.4.2.3
Sắp xếp lại 2λ và λ2.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(λ2+2λ+4)+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(λ2+2λ+4)+0
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(λ2+2λ+4)+0
Bước 5.5
Rút gọn định thức.
Bước 5.5.1
Cộng -4(-λ+1)+(1-λ)(λ2+2λ+4) và 0.
p(λ)=-4(-λ+1)+(1-λ)(λ2+2λ+4)
Bước 5.5.2
Rút gọn mỗi số hạng.
Bước 5.5.2.1
Áp dụng thuộc tính phân phối.
p(λ)=-4(-λ)-4⋅1+(1-λ)(λ2+2λ+4)
Bước 5.5.2.2
Nhân -1 với -4.
p(λ)=4λ-4⋅1+(1-λ)(λ2+2λ+4)
Bước 5.5.2.3
Nhân -4 với 1.
p(λ)=4λ-4+(1-λ)(λ2+2λ+4)
Bước 5.5.2.4
Khai triển (1-λ)(λ2+2λ+4) bằng cách nhân mỗi số hạng trong biểu thức thứ nhất với mỗi số hạng trong biểu thức thứ hai.
p(λ)=4λ-4+1λ2+1(2λ)+1⋅4-λ⋅λ2-λ(2λ)-λ⋅4
Bước 5.5.2.5
Rút gọn mỗi số hạng.
Bước 5.5.2.5.1
Nhân λ2 với 1.
p(λ)=4λ-4+λ2+1(2λ)+1⋅4-λ⋅λ2-λ(2λ)-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.2
Nhân 2λ với 1.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+1⋅4-λ⋅λ2-λ(2λ)-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.3
Nhân 4 với 1.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ⋅λ2-λ(2λ)-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.4
Nhân λ với λ2 bằng cách cộng các số mũ.
Bước 5.5.2.5.4.1
Di chuyển λ2.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-(λ2λ)-λ(2λ)-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.4.2
Nhân λ2 với λ.
Bước 5.5.2.5.4.2.1
Nâng λ lên lũy thừa 1.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-(λ2λ1)-λ(2λ)-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.4.2.2
Sử dụng quy tắc lũy thừa aman=am+n để kết hợp các số mũ.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ2+1-λ(2λ)-λ⋅4
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ2+1-λ(2λ)-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.4.3
Cộng 2 và 1.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ3-λ(2λ)-λ⋅4
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ3-λ(2λ)-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.5
Viết lại bằng tính chất giao hoán của phép nhân.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ3-1⋅2λ⋅λ-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.6
Nhân λ với λ bằng cách cộng các số mũ.
Bước 5.5.2.5.6.1
Di chuyển λ.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ3-1⋅2(λ⋅λ)-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.6.2
Nhân λ với λ.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ3-1⋅2λ2-λ⋅4
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ3-1⋅2λ2-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.7
Nhân -1 với 2.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ3-2λ2-λ⋅4
Bước 5.5.2.5.8
Nhân 4 với -1.
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ3-2λ2-4λ
p(λ)=4λ-4+λ2+2λ+4-λ3-2λ2-4λ
Bước 5.5.2.6
Trừ 2λ2 khỏi λ2.
p(λ)=4λ-4-λ2+2λ+4-λ3-4λ
Bước 5.5.2.7
Trừ 4λ khỏi 2λ.
p(λ)=4λ-4-λ2-2λ+4-λ3
p(λ)=4λ-4-λ2-2λ+4-λ3
Bước 5.5.3
Kết hợp các số hạng đối nhau trong 4λ-4-λ2-2λ+4-λ3.
Bước 5.5.3.1
Cộng -4 và 4.
p(λ)=4λ-λ2-2λ+0-λ3
Bước 5.5.3.2
Cộng 4λ-λ2-2λ và 0.
p(λ)=4λ-λ2-2λ-λ3
p(λ)=4λ-λ2-2λ-λ3
Bước 5.5.4
Trừ 2λ khỏi 4λ.
p(λ)=-λ2+2λ-λ3
Bước 5.5.5
Di chuyển 2λ.
p(λ)=-λ2-λ3+2λ
Bước 5.5.6
Sắp xếp lại -λ2 và -λ3.
p(λ)=-λ3-λ2+2λ
p(λ)=-λ3-λ2+2λ
p(λ)=-λ3-λ2+2λ
Bước 6
Đặt đa thức đặc trưng bằng 0 để tìm các trị riêng λ.
-λ3-λ2+2λ=0
Bước 7
Bước 7.1
Phân tích vế trái của phương trình thành thừa số.
Bước 7.1.1
Đưa -λ ra ngoài -λ3-λ2+2λ.
Bước 7.1.1.1
Đưa -λ ra ngoài -λ3.
-λ⋅λ2-λ2+2λ=0
Bước 7.1.1.2
Đưa -λ ra ngoài -λ2.
-λ⋅λ2-λ⋅λ+2λ=0
Bước 7.1.1.3
Đưa -λ ra ngoài 2λ.
-λ⋅λ2-λ⋅λ-λ⋅-2=0
Bước 7.1.1.4
Đưa -λ ra ngoài -λ(λ2)-λ(λ).
-λ(λ2+λ)-λ⋅-2=0
Bước 7.1.1.5
Đưa -λ ra ngoài -λ(λ2+λ)-λ(-2).
-λ(λ2+λ-2)=0
-λ(λ2+λ-2)=0
Bước 7.1.2
Phân tích thành thừa số.
Bước 7.1.2.1
Phân tích λ2+λ-2 thành thừa số bằng phương pháp AC.
Bước 7.1.2.1.1
Xét dạng x2+bx+c. Tìm một cặp số nguyên mà tích số của chúng là c và tổng của chúng là b. Trong trường hợp này, tích số của chúng là -2 và tổng của chúng là 1.
-1,2
Bước 7.1.2.1.2
Viết dạng đã được phân tích thành thừa số bằng các số nguyên này.
-λ((λ-1)(λ+2))=0
-λ((λ-1)(λ+2))=0
Bước 7.1.2.2
Loại bỏ các dấu ngoặc đơn không cần thiết.
-λ(λ-1)(λ+2)=0
-λ(λ-1)(λ+2)=0
-λ(λ-1)(λ+2)=0
Bước 7.2
Nếu bất kỳ thừa số riêng lẻ nào ở vế trái của phương trình bằng 0, toàn bộ biểu thức sẽ bằng 0.
λ=0
λ-1=0
λ+2=0
Bước 7.3
Đặt λ bằng với 0.
λ=0
Bước 7.4
Đặt λ-1 bằng 0 và giải tìm λ.
Bước 7.4.1
Đặt λ-1 bằng với 0.
λ-1=0
Bước 7.4.2
Cộng 1 cho cả hai vế của phương trình.
λ=1
λ=1
Bước 7.5
Đặt λ+2 bằng 0 và giải tìm λ.
Bước 7.5.1
Đặt λ+2 bằng với 0.
λ+2=0
Bước 7.5.2
Trừ 2 khỏi cả hai vế của phương trình.
λ=-2
λ=-2
Bước 7.6
Đáp án cuối cùng là tất cả các giá trị làm cho -λ(λ-1)(λ+2)=0 đúng.
λ=0,1,-2
λ=0,1,-2