Đại số tuyến tính Ví dụ

[4233][4233]
Bước 1
Tìm các vectơ riêng.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1
Tìm các trị riêng.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.1
Lập công thức để tìm phương trình đặc trưng p(λ)p(λ).
p(λ)=định thức(A-λI2)p(λ)=đnh thc(AλI2)
Bước 1.1.2
Ma trận đơn vị cỡ 22 là ma trận vuông 2×22×2 có đường chéo chính gồm các hệ số một và phần còn lại là các hệ số không.
[1001][1001]
Bước 1.1.3
Thay các giá trị đã biết vào p(λ)=định thức(A-λI2)p(λ)=đnh thc(AλI2).
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.3.1
Thay [4233][4233] bằng AA.
p(λ)=định thức([4233]-λI2)p(λ)=đnh thc([4233]λI2)
Bước 1.1.3.2
Thay [1001][1001] bằng I2I2.
p(λ)=định thức([4233]-λ[1001])p(λ)=đnh thc([4233]λ[1001])
p(λ)=định thức([4233]-λ[1001])p(λ)=đnh thc([4233]λ[1001])
Bước 1.1.4
Rút gọn.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.4.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.4.1.1
Nhân -λλ với mỗi phần tử của ma trận.
p(λ)=định thức([4233]+[-λ1-λ0-λ0-λ1])p(λ)=đnh thc([4233]+[λ1λ0λ0λ1])
Bước 1.1.4.1.2
Rút gọn từng phần tử trong ma trận.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.4.1.2.1
Nhân -11 với 11.
p(λ)=định thức([4233]+[-λ-λ0-λ0-λ1])p(λ)=đnh thc([4233]+[λλ0λ0λ1])
Bước 1.1.4.1.2.2
Nhân -λ0λ0.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.4.1.2.2.1
Nhân 00 với -11.
p(λ)=định thức([4233]+[-λ0λ-λ0-λ1])p(λ)=đnh thc([4233]+[λ0λλ0λ1])
Bước 1.1.4.1.2.2.2
Nhân 00 với λλ.
p(λ)=định thức([4233]+[-λ0-λ0-λ1])p(λ)=đnh thc([4233]+[λ0λ0λ1])
p(λ)=định thức([4233]+[-λ0-λ0-λ1])p(λ)=đnh thc([4233]+[λ0λ0λ1])
Bước 1.1.4.1.2.3
Nhân -λ0λ0.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.4.1.2.3.1
Nhân 00 với -11.
p(λ)=định thức([4233]+[-λ00λ-λ1])p(λ)=đnh thc([4233]+[λ00λλ1])
Bước 1.1.4.1.2.3.2
Nhân 00 với λλ.
p(λ)=định thức([4233]+[-λ00-λ1])p(λ)=đnh thc([4233]+[λ00λ1])
p(λ)=định thức([4233]+[-λ00-λ1])p(λ)=đnh thc([4233]+[λ00λ1])
Bước 1.1.4.1.2.4
Nhân -11 với 11.
p(λ)=định thức([4233]+[-λ00-λ])p(λ)=đnh thc([4233]+[λ00λ])
p(λ)=định thức([4233]+[-λ00-λ])p(λ)=đnh thc([4233]+[λ00λ])
p(λ)=định thức([4233]+[-λ00-λ])p(λ)=đnh thc([4233]+[λ00λ])
Bước 1.1.4.2
Cộng các phần tử tương ứng với nhau.
p(λ)=định thức[4-λ2+03+03-λ]p(λ)=đnh thc[4λ2+03+03λ]
Bước 1.1.4.3
Rút gọn từng phần tử.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.4.3.1
Cộng 2200.
p(λ)=định thức[4-λ23+03-λ]p(λ)=đnh thc[4λ23+03λ]
Bước 1.1.4.3.2
Cộng 3300.
p(λ)=định thức[4-λ233-λ]p(λ)=đnh thc[4λ233λ]
p(λ)=định thức[4-λ233-λ]p(λ)=đnh thc[4λ233λ]
p(λ)=định thức[4-λ233-λ]p(λ)=đnh thc[4λ233λ]
Bước 1.1.5
Tìm định thức.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.5.1
Có thể tìm được định thức của một 2×22×2 ma trận bằng công thức |abcd|=ad-cbabcd=adcb.
p(λ)=(4-λ)(3-λ)-32p(λ)=(4λ)(3λ)32
Bước 1.1.5.2
Rút gọn định thức.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.5.2.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.5.2.1.1
Khai triển (4-λ)(3-λ)(4λ)(3λ) bằng cách sử dụng Phương pháp FOIL.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.5.2.1.1.1
Áp dụng thuộc tính phân phối.
p(λ)=4(3-λ)-λ(3-λ)-32p(λ)=4(3λ)λ(3λ)32
Bước 1.1.5.2.1.1.2
Áp dụng thuộc tính phân phối.
p(λ)=43+4(-λ)-λ(3-λ)-32p(λ)=43+4(λ)λ(3λ)32
Bước 1.1.5.2.1.1.3
Áp dụng thuộc tính phân phối.
p(λ)=43+4(-λ)-λ3-λ(-λ)-32p(λ)=43+4(λ)λ3λ(λ)32
p(λ)=43+4(-λ)-λ3-λ(-λ)-32p(λ)=43+4(λ)λ3λ(λ)32
Bước 1.1.5.2.1.2
Rút gọn và kết hợp các số hạng đồng dạng.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.5.2.1.2.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.5.2.1.2.1.1
Nhân 44 với 33.
p(λ)=12+4(-λ)-λ3-λ(-λ)-32p(λ)=12+4(λ)λ3λ(λ)32
Bước 1.1.5.2.1.2.1.2
Nhân -11 với 44.
p(λ)=12-4λ-λ3-λ(-λ)-32p(λ)=124λλ3λ(λ)32
Bước 1.1.5.2.1.2.1.3
Nhân 33 với -11.
p(λ)=12-4λ-3λ-λ(-λ)-32p(λ)=124λ3λλ(λ)32
Bước 1.1.5.2.1.2.1.4
Viết lại bằng tính chất giao hoán của phép nhân.
p(λ)=12-4λ-3λ-1-1λλ-32p(λ)=124λ3λ11λλ32
Bước 1.1.5.2.1.2.1.5
Nhân λλ với λλ bằng cách cộng các số mũ.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.5.2.1.2.1.5.1
Di chuyển λλ.
p(λ)=12-4λ-3λ-1-1(λλ)-32p(λ)=124λ3λ11(λλ)32
Bước 1.1.5.2.1.2.1.5.2
Nhân λλ với λλ.
p(λ)=12-4λ-3λ-1-1λ2-32p(λ)=124λ3λ11λ232
p(λ)=12-4λ-3λ-1-1λ2-32p(λ)=124λ3λ11λ232
Bước 1.1.5.2.1.2.1.6
Nhân -11 với -11.
p(λ)=12-4λ-3λ+1λ2-32p(λ)=124λ3λ+1λ232
Bước 1.1.5.2.1.2.1.7
Nhân λ2λ2 với 11.
p(λ)=12-4λ-3λ+λ2-32p(λ)=124λ3λ+λ232
p(λ)=12-4λ-3λ+λ2-32p(λ)=124λ3λ+λ232
Bước 1.1.5.2.1.2.2
Trừ 3λ3λ khỏi -4λ4λ.
p(λ)=12-7λ+λ2-32p(λ)=127λ+λ232
p(λ)=12-7λ+λ2-32p(λ)=127λ+λ232
Bước 1.1.5.2.1.3
Nhân -33 với 22.
p(λ)=12-7λ+λ2-6p(λ)=127λ+λ26
p(λ)=12-7λ+λ2-6p(λ)=127λ+λ26
Bước 1.1.5.2.2
Trừ 66 khỏi 1212.
p(λ)=-7λ+λ2+6p(λ)=7λ+λ2+6
Bước 1.1.5.2.3
Sắp xếp lại -7λ7λλ2λ2.
p(λ)=λ2-7λ+6p(λ)=λ27λ+6
p(λ)=λ2-7λ+6p(λ)=λ27λ+6
p(λ)=λ2-7λ+6p(λ)=λ27λ+6
Bước 1.1.6
Đặt đa thức đặc trưng bằng 00 để tìm các trị riêng λλ.
λ2-7λ+6=0λ27λ+6=0
Bước 1.1.7
Giải tìm λλ.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.7.1
Phân tích λ2-7λ+6λ27λ+6 thành thừa số bằng phương pháp AC.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.7.1.1
Xét dạng x2+bx+cx2+bx+c. Tìm một cặp số nguyên mà tích số của chúng là cc và tổng của chúng là bb. Trong trường hợp này, tích số của chúng là 66 và tổng của chúng là -77.
-6,-16,1
Bước 1.1.7.1.2
Viết dạng đã được phân tích thành thừa số bằng các số nguyên này.
(λ-6)(λ-1)=0(λ6)(λ1)=0
(λ-6)(λ-1)=0(λ6)(λ1)=0
Bước 1.1.7.2
Nếu bất kỳ thừa số riêng lẻ nào ở vế trái của phương trình bằng 00, toàn bộ biểu thức sẽ bằng 00.
λ-6=0λ6=0
λ-1=0λ1=0
Bước 1.1.7.3
Đặt λ-6λ6 bằng 00 và giải tìm λλ.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.7.3.1
Đặt λ-6λ6 bằng với 00.
λ-6=0λ6=0
Bước 1.1.7.3.2
Cộng 66 cho cả hai vế của phương trình.
λ=6λ=6
λ=6λ=6
Bước 1.1.7.4
Đặt λ-1λ1 bằng 00 và giải tìm λλ.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.1.7.4.1
Đặt λ-1λ1 bằng với 00.
λ-1=0λ1=0
Bước 1.1.7.4.2
Cộng 11 cho cả hai vế của phương trình.
λ=1λ=1
λ=1λ=1
Bước 1.1.7.5
Đáp án cuối cùng là tất cả các giá trị làm cho (λ-6)(λ-1)=0(λ6)(λ1)=0 đúng.
λ=6,1λ=6,1
λ=6,1λ=6,1
λ=6,1λ=6,1
Bước 1.2
Vectơ riêng bằng không gian không hạch của ma trận trừ đi giá trị riêng nhân với ma trận đơn vị, trong đó NN là không gian không hạch và II là ma trận đơn vị.
εA=N(A-λI2)εA=N(AλI2)
Bước 1.3
Tìm vectơ riêng bằng cách sử dụng trị riêng λ=6λ=6.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.3.1
Thay các giá trị đã biết vào công thức.
N([4233]-6[1001])N([4233]6[1001])
Bước 1.3.2
Rút gọn.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.3.2.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.3.2.1.1
Nhân -66 với mỗi phần tử của ma trận.
[4233]+[-61-60-60-61][4233]+[61606061]
Bước 1.3.2.1.2
Rút gọn từng phần tử trong ma trận.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.3.2.1.2.1
Nhân -66 với 11.
[4233]+[-6-60-60-61][4233]+[6606061]
Bước 1.3.2.1.2.2
Nhân -66 với 00.
[4233]+[-60-60-61][4233]+[606061]
Bước 1.3.2.1.2.3
Nhân -66 với 00.
[4233]+[-600-61][4233]+[60061]
Bước 1.3.2.1.2.4
Nhân -66 với 11.
[4233]+[-600-6][4233]+[6006]
[4233]+[-600-6][4233]+[6006]
[4233]+[-600-6][4233]+[6006]
Bước 1.3.2.2
Cộng các phần tử tương ứng với nhau.
[4-62+03+03-6][462+03+036]
Bước 1.3.2.3
Rút gọn từng phần tử.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.3.2.3.1
Trừ 66 khỏi 44.
[-22+03+03-6][22+03+036]
Bước 1.3.2.3.2
Cộng 2200.
[-223+03-6][223+036]
Bước 1.3.2.3.3
Cộng 3300.
[-2233-6][22336]
Bước 1.3.2.3.4
Trừ 66 khỏi 33.
[-223-3][2233]
[-223-3][2233]
[-223-3][2233]
Bước 1.3.3
Tìm không gian không hạch khi λ=6λ=6.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.3.3.1
Viết ở dạng một ma trận bổ sung cho Ax=0Ax=0.
[-2203-30][220330]
Bước 1.3.3.2
Tìm dạng ma trận hàng bậc thang rút gọn.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.3.3.2.1
Nhân mỗi phần tử của R1R1 với -1212 để số tại 1,11,1 trở thành 11.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.3.3.2.1.1
Nhân mỗi phần tử của R1R1 với -1212 để số tại 1,11,1 trở thành 11.
[-12-2-122-1203-30][122122120330]
Bước 1.3.3.2.1.2
Rút gọn R1R1.
[1-103-30][110330]
[1-103-30][110330]
Bước 1.3.3.2.2
Thực hiện phép biến đổi hàng R2=R2-3R1R2=R23R1 để số tại 2,12,1 trở thành 00.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.3.3.2.2.1
Thực hiện phép biến đổi hàng R2=R2-3R1R2=R23R1 để số tại 2,12,1 trở thành 00.
[1-103-31-3-3-10-30][110331331030]
Bước 1.3.3.2.2.2
Rút gọn R2R2.
[1-10000][110000]
[1-10000][110000]
[1-10000][110000]
Bước 1.3.3.3
Sử dụng ma trận tìm được để kết luận đáp án cuối cùng cho hệ phương trình.
x-y=0xy=0
0=00=0
Bước 1.3.3.4
Viết một vectơ nghiệm bằng cách giải theo các biến tự do trong mỗi hàng.
[xy]=[yy][xy]=[yy]
Bước 1.3.3.5
Viết nghiệm dưới dạng một tổ hợp tuyến tính của các vectơ.
[xy]=y[11][xy]=y[11]
Bước 1.3.3.6
Viết ở dạng một tập hợp nghiệm.
{y[11]|yR}{y[11]yR}
Bước 1.3.3.7
Đáp án là tập hợp các vectơ được tạo ra từ các biến tự do của hệ phương trình.
{[11]}{[11]}
{[11]}{[11]}
{[11]}{[11]}
Bước 1.4
Tìm vectơ riêng bằng cách sử dụng trị riêng λ=1λ=1.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.4.1
Thay các giá trị đã biết vào công thức.
N([4233]-[1001])N([4233][1001])
Bước 1.4.2
Rút gọn.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.4.2.1
Trừ các phần tử tương ứng với nhau.
[4-12-03-03-1][41203031]
Bước 1.4.2.2
Rút gọn từng phần tử.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.4.2.2.1
Trừ 11 khỏi 44.
[32-03-03-1][3203031]
Bước 1.4.2.2.2
Trừ 00 khỏi 22.
[323-03-1][323031]
Bước 1.4.2.2.3
Trừ 00 khỏi 33.
[3233-1][32331]
Bước 1.4.2.2.4
Trừ 11 khỏi 33.
[3232][3232]
[3232][3232]
[3232][3232]
Bước 1.4.3
Tìm không gian không hạch khi λ=1λ=1.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.4.3.1
Viết ở dạng một ma trận bổ sung cho Ax=0Ax=0.
[320320][320320]
Bước 1.4.3.2
Tìm dạng ma trận hàng bậc thang rút gọn.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.4.3.2.1
Nhân mỗi phần tử của R1R1 với 1313 để số tại 1,11,1 trở thành 11.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.4.3.2.1.1
Nhân mỗi phần tử của R1R1 với 1313 để số tại 1,11,1 trở thành 11.
[332303320][332303320]
Bước 1.4.3.2.1.2
Rút gọn R1R1.
[1230320][1230320]
[1230320][1230320]
Bước 1.4.3.2.2
Thực hiện phép biến đổi hàng R2=R2-3R1R2=R23R1 để số tại 2,12,1 trở thành 00.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 1.4.3.2.2.1
Thực hiện phép biến đổi hàng R2=R2-3R1R2=R23R1 để số tại 2,12,1 trở thành 00.
[12303-312-3(23)0-30]123033123(23)030
Bước 1.4.3.2.2.2
Rút gọn R2R2.
[1230000][1230000]
[1230000][1230000]
[1230000][1230000]
Bước 1.4.3.3
Sử dụng ma trận tìm được để kết luận đáp án cuối cùng cho hệ phương trình.
x+23y=0x+23y=0
0=00=0
Bước 1.4.3.4
Viết một vectơ nghiệm bằng cách giải theo các biến tự do trong mỗi hàng.
[xy]=[-2y3y][xy]=[2y3y]
Bước 1.4.3.5
Viết nghiệm dưới dạng một tổ hợp tuyến tính của các vectơ.
[xy]=y[-231][xy]=y[231]
Bước 1.4.3.6
Viết ở dạng một tập hợp nghiệm.
{y[-231]|yR}{y[231]∣ ∣yR}
Bước 1.4.3.7
Đáp án là tập hợp các vectơ được tạo ra từ các biến tự do của hệ phương trình.
{[-231]}{[231]}
{[-231]}{[231]}
{[-231]}{[231]}
Bước 1.5
Không gian riêng của AA là danh sách không gian vectơ cho mỗi trị riêng.
{[11],[-231]}{[11],[231]}
{[11],[-231]}{[11],[231]}
Bước 2
Xác định PP làm ma trận của các vectơ riêng.
P=[1-2311]P=[12311]
Bước 3
Tìm nghịch đảo của PP.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 3.1
Có thể tìm nghịch đảo của một ma trận 2×22×2 bằng công thức 1ad-bc[d-b-ca]1adbc[dbca] trong đó ad-bcadbc là định thức.
Bước 3.2
Tìm định thức.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 3.2.1
Có thể tìm được định thức của một 2×22×2 ma trận bằng công thức |abcd|=ad-cbabcd=adcb.
11--231123
Bước 3.2.2
Rút gọn định thức.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 3.2.2.1
Rút gọn mỗi số hạng.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 3.2.2.1.1
Nhân 11 với 11.
1--23123
Bước 3.2.2.1.2
Nhân --2323.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 3.2.2.1.2.1
Nhân -11 với -11.
1+1(23)1+1(23)
Bước 3.2.2.1.2.2
Nhân 2323 với 11.
1+231+23
1+231+23
1+231+23
Bước 3.2.2.2
Viết 11 ở dạng một phân số với một mẫu số chung.
33+2333+23
Bước 3.2.2.3
Kết hợp các tử số trên mẫu số chung.
3+233+23
Bước 3.2.2.4
Cộng 3322.
5353
5353
5353
Bước 3.3
Vì định thức khác không nên nghịch đảo tồn tại.
Bước 3.4
Thay các giá trị đã biết vào công thức cho nghịch đảo.
P-1=153[123-11]P1=153[12311]
Bước 3.5
Nhân tử số với nghịch đảo của mẫu số.
P-1=1(35)[123-11]P1=1(35)[12311]
Bước 3.6
Nhân 3535 với 11.
P-1=35[123-11]P1=35[12311]
Bước 3.7
Nhân 3535 với mỗi phần tử của ma trận.
P-1=[351352335-1351]P1=[3513523351351]
Bước 3.8
Rút gọn từng phần tử trong ma trận.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 3.8.1
Nhân 35 với 1.
P-1=[35352335-1351]
Bước 3.8.2
Triệt tiêu thừa số chung 3.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 3.8.2.1
Triệt tiêu thừa số chung.
P-1=[35352335-1351]
Bước 3.8.2.2
Viết lại biểu thức.
P-1=[3515235-1351]
P-1=[3515235-1351]
Bước 3.8.3
Kết hợp 152.
P-1=[352535-1351]
Bước 3.8.4
Nhân 35-1.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 3.8.4.1
Kết hợp 35-1.
P-1=[35253-15351]
Bước 3.8.4.2
Nhân 3 với -1.
P-1=[3525-35351]
P-1=[3525-35351]
Bước 3.8.5
Di chuyển dấu trừ ra phía trước của phân số.
P-1=[3525-35351]
Bước 3.8.6
Nhân 35 với 1.
P-1=[3525-3535]
P-1=[3525-3535]
P-1=[3525-3535]
Bước 4
Sử dụng phép biến đổi đồng dạng để tìm ma trận chéo D.
D=P-1AP
Bước 5
Thay các ma trận.
[3525-3535][4233][1-2311]
Bước 6
Rút gọn.
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 6.1
Nhân [3525-3535][4233].
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 6.1.1
Chỉ có thể nhân hai ma trận với nhau khi số cột trong ma trận thứ nhất bằng số hàng trong ma trận thứ hai. Trong trường hợp này, ma trận đầu tiên là 2×2 và ma trận thứ hai là 2×2.
Bước 6.1.2
Nhân từng hàng trong ma trận đầu với từng cột của ma trận sau.
[354+253352+253-354+353-352+353][1-2311]
Bước 6.1.3
Rút gọn mỗi phần tử của ma trận bằng cách nhân ra tất cả các biểu thức.
[185125-3535][1-2311]
[185125-3535][1-2311]
Bước 6.2
Nhân [185125-3535][1-2311].
Nhấp để xem thêm các bước...
Bước 6.2.1
Chỉ có thể nhân hai ma trận với nhau khi số cột trong ma trận thứ nhất bằng số hàng trong ma trận thứ hai. Trong trường hợp này, ma trận đầu tiên là 2×2 và ma trận thứ hai là 2×2.
Bước 6.2.2
Nhân từng hàng trong ma trận đầu với từng cột của ma trận sau.
[1851+1251185(-23)+1251-351+351-35(-23)+351]
Bước 6.2.3
Rút gọn mỗi phần tử của ma trận bằng cách nhân ra tất cả các biểu thức.
[6001]
[6001]
[6001]
Nhập bài toán CỦA BẠN
Mathway yêu cầu javascript và một trình duyệt hiện đại.
 [x2  12  π  xdx ] 
AmazonPay