线性代数 示例

求出特征向量/特征空间 [[1,0,1],[0,-1,0],[2,1,-1]]
解题步骤 1
求特征值。
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解题步骤 1.1
建立公式以求特征方程
解题步骤 1.2
大小为 的单位矩阵,是主对角线为 1 而其余元素皆为 0 的 方阵。
解题步骤 1.3
将已知值代入
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解题步骤 1.3.1
代入 替换
解题步骤 1.3.2
代入 替换
解题步骤 1.4
化简。
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解题步骤 1.4.1
化简每一项。
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解题步骤 1.4.1.1
乘以矩阵中的每一个元素。
解题步骤 1.4.1.2
化简矩阵中的每一个元素。
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解题步骤 1.4.1.2.1
乘以
解题步骤 1.4.1.2.2
乘以
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解题步骤 1.4.1.2.2.1
乘以
解题步骤 1.4.1.2.2.2
乘以
解题步骤 1.4.1.2.3
乘以
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解题步骤 1.4.1.2.3.1
乘以
解题步骤 1.4.1.2.3.2
乘以
解题步骤 1.4.1.2.4
乘以
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解题步骤 1.4.1.2.4.1
乘以
解题步骤 1.4.1.2.4.2
乘以
解题步骤 1.4.1.2.5
乘以
解题步骤 1.4.1.2.6
乘以
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解题步骤 1.4.1.2.6.1
乘以
解题步骤 1.4.1.2.6.2
乘以
解题步骤 1.4.1.2.7
乘以
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解题步骤 1.4.1.2.7.1
乘以
解题步骤 1.4.1.2.7.2
乘以
解题步骤 1.4.1.2.8
乘以
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解题步骤 1.4.1.2.8.1
乘以
解题步骤 1.4.1.2.8.2
乘以
解题步骤 1.4.1.2.9
乘以
解题步骤 1.4.2
加上相应元素。
解题步骤 1.4.3
Simplify each element.
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解题步骤 1.4.3.1
相加。
解题步骤 1.4.3.2
相加。
解题步骤 1.4.3.3
相加。
解题步骤 1.4.3.4
相加。
解题步骤 1.4.3.5
相加。
解题步骤 1.4.3.6
相加。
解题步骤 1.5
Find the determinant.
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解题步骤 1.5.1
Choose the row or column with the most elements. If there are no elements choose any row or column. Multiply every element in row by its cofactor and add.
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解题步骤 1.5.1.1
Consider the corresponding sign chart.
解题步骤 1.5.1.2
The cofactor is the minor with the sign changed if the indices match a position on the sign chart.
解题步骤 1.5.1.3
The minor for is the determinant with row and column deleted.
解题步骤 1.5.1.4
Multiply element by its cofactor.
解题步骤 1.5.1.5
The minor for is the determinant with row and column deleted.
解题步骤 1.5.1.6
Multiply element by its cofactor.
解题步骤 1.5.1.7
The minor for is the determinant with row and column deleted.
解题步骤 1.5.1.8
Multiply element by its cofactor.
解题步骤 1.5.1.9
Add the terms together.
解题步骤 1.5.2
乘以
解题步骤 1.5.3
乘以
解题步骤 1.5.4
计算
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解题步骤 1.5.4.1
可以使用公式 矩阵的行列式。
解题步骤 1.5.4.2
化简行列式。
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解题步骤 1.5.4.2.1
化简每一项。
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解题步骤 1.5.4.2.1.1
使用 FOIL 方法展开
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解题步骤 1.5.4.2.1.1.1
运用分配律。
解题步骤 1.5.4.2.1.1.2
运用分配律。
解题步骤 1.5.4.2.1.1.3
运用分配律。
解题步骤 1.5.4.2.1.2
化简并合并同类项。
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解题步骤 1.5.4.2.1.2.1
化简每一项。
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解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.1
乘以
解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.2
乘以
解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.3
乘以
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解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.3.1
乘以
解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.3.2
乘以
解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.4
使用乘法的交换性质重写。
解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.5
通过指数相加将 乘以
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解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.5.1
移动
解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.5.2
乘以
解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.6
乘以
解题步骤 1.5.4.2.1.2.1.7
乘以
解题步骤 1.5.4.2.1.2.2
相加。
解题步骤 1.5.4.2.1.2.3
相加。
解题步骤 1.5.4.2.1.3
乘以
解题步骤 1.5.4.2.2
中减去
解题步骤 1.5.5
化简行列式。
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解题步骤 1.5.5.1
合并 中相反的项。
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解题步骤 1.5.5.1.1
相加。
解题步骤 1.5.5.1.2
相加。
解题步骤 1.5.5.2
使用 FOIL 方法展开
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解题步骤 1.5.5.2.1
运用分配律。
解题步骤 1.5.5.2.2
运用分配律。
解题步骤 1.5.5.2.3
运用分配律。
解题步骤 1.5.5.3
化简每一项。
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解题步骤 1.5.5.3.1
重写为
解题步骤 1.5.5.3.2
乘以
解题步骤 1.5.5.3.3
通过指数相加将 乘以
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解题步骤 1.5.5.3.3.1
移动
解题步骤 1.5.5.3.3.2
乘以
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解题步骤 1.5.5.3.3.2.1
进行 次方运算。
解题步骤 1.5.5.3.3.2.2
使用幂法则 合并指数。
解题步骤 1.5.5.3.3.3
相加。
解题步骤 1.5.5.3.4
乘以
解题步骤 1.5.5.4
移动
解题步骤 1.5.5.5
重新排序。
解题步骤 1.6
使特征多项式等于 ,以求特征值
解题步骤 1.7
求解
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解题步骤 1.7.1
对方程左边进行因式分解。
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解题步骤 1.7.1.1
从每组中因式分解出最大公因数。
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解题步骤 1.7.1.1.1
将首两项和最后两项分成两组。
解题步骤 1.7.1.1.2
从每组中因式分解出最大公因数 (GCF)。
解题步骤 1.7.1.2
通过因式分解出最大公因数 来因式分解多项式。
解题步骤 1.7.2
如果等式左侧的任一因数等于 ,则整个表达式将等于
解题步骤 1.7.3
设为等于 并求解
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解题步骤 1.7.3.1
设为等于
解题步骤 1.7.3.2
求解
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解题步骤 1.7.3.2.1
在等式两边都加上
解题步骤 1.7.3.2.2
中的每一项除以 并化简。
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解题步骤 1.7.3.2.2.1
中的每一项都除以
解题步骤 1.7.3.2.2.2
化简左边。
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解题步骤 1.7.3.2.2.2.1
将两个负数相除得到一个正数。
解题步骤 1.7.3.2.2.2.2
除以
解题步骤 1.7.3.2.2.3
化简右边。
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解题步骤 1.7.3.2.2.3.1
除以
解题步骤 1.7.4
设为等于 并求解
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解题步骤 1.7.4.1
设为等于
解题步骤 1.7.4.2
求解
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解题步骤 1.7.4.2.1
在等式两边都加上
解题步骤 1.7.4.2.2
Take the specified root of both sides of the equation to eliminate the exponent on the left side.
解题步骤 1.7.4.2.3
完全解为同时包括解的正数和负数部分的结果。
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解题步骤 1.7.4.2.3.1
首先,利用 的正值求第一个解。
解题步骤 1.7.4.2.3.2
下一步,使用 的负值来求第二个解。
解题步骤 1.7.4.2.3.3
完全解为同时包括解的正数和负数部分的结果。
解题步骤 1.7.5
最终解为使 成立的所有值。
解题步骤 2
The eigenvector is equal to the null space of the matrix minus the eigenvalue times the identity matrix where is the null space and is the identity matrix.
解题步骤 3
Find the eigenvector using the eigenvalue .
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解题步骤 3.1
将已知值代入公式中。
解题步骤 3.2
化简。
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解题步骤 3.2.1
加上相应元素。
解题步骤 3.2.2
Simplify each element.
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解题步骤 3.2.2.1
相加。
解题步骤 3.2.2.2
相加。
解题步骤 3.2.2.3
相加。
解题步骤 3.2.2.4
相加。
解题步骤 3.2.2.5
相加。
解题步骤 3.2.2.6
相加。
解题步骤 3.2.2.7
相加。
解题步骤 3.2.2.8
相加。
解题步骤 3.2.2.9
相加。
解题步骤 3.3
Find the null space when .
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解题步骤 3.3.1
Write as an augmented matrix for .
解题步骤 3.3.2
求行简化阶梯形矩阵。
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解题步骤 3.3.2.1
Multiply each element of by to make the entry at a .
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解题步骤 3.3.2.1.1
Multiply each element of by to make the entry at a .
解题步骤 3.3.2.1.2
化简
解题步骤 3.3.2.2
Perform the row operation to make the entry at a .
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解题步骤 3.3.2.2.1
Perform the row operation to make the entry at a .
解题步骤 3.3.2.2.2
化简
解题步骤 3.3.2.3
Swap with to put a nonzero entry at .
解题步骤 3.3.3
Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.
解题步骤 3.3.4
Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.
解题步骤 3.3.5
Write the solution as a linear combination of vectors.
解题步骤 3.3.6
Write as a solution set.
解题步骤 3.3.7
The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.
解题步骤 4
Find the eigenvector using the eigenvalue .
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解题步骤 4.1
将已知值代入公式中。
解题步骤 4.2
化简。
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解题步骤 4.2.1
化简每一项。
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解题步骤 4.2.1.1
乘以矩阵中的每一个元素。
解题步骤 4.2.1.2
化简矩阵中的每一个元素。
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解题步骤 4.2.1.2.1
乘以
解题步骤 4.2.1.2.2
乘以
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解题步骤 4.2.1.2.2.1
乘以
解题步骤 4.2.1.2.2.2
乘以
解题步骤 4.2.1.2.3
乘以
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解题步骤 4.2.1.2.3.1
乘以
解题步骤 4.2.1.2.3.2
乘以
解题步骤 4.2.1.2.4
乘以
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解题步骤 4.2.1.2.4.1
乘以
解题步骤 4.2.1.2.4.2
乘以
解题步骤 4.2.1.2.5
乘以
解题步骤 4.2.1.2.6
乘以
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解题步骤 4.2.1.2.6.1
乘以
解题步骤 4.2.1.2.6.2
乘以
解题步骤 4.2.1.2.7
乘以
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解题步骤 4.2.1.2.7.1
乘以
解题步骤 4.2.1.2.7.2
乘以
解题步骤 4.2.1.2.8
乘以
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解题步骤 4.2.1.2.8.1
乘以
解题步骤 4.2.1.2.8.2
乘以
解题步骤 4.2.1.2.9
乘以
解题步骤 4.2.2
加上相应元素。
解题步骤 4.2.3
Simplify each element.
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解题步骤 4.2.3.1
相加。
解题步骤 4.2.3.2
相加。
解题步骤 4.2.3.3
相加。
解题步骤 4.2.3.4
相加。
解题步骤 4.2.3.5
相加。
解题步骤 4.2.3.6
相加。
解题步骤 4.3
Find the null space when .
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解题步骤 4.3.1
Write as an augmented matrix for .
解题步骤 4.3.2
求行简化阶梯形矩阵。
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解题步骤 4.3.2.1
Multiply each element of by to make the entry at a .
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解题步骤 4.3.2.1.1
Multiply each element of by to make the entry at a .
解题步骤 4.3.2.1.2
化简
解题步骤 4.3.2.2
Perform the row operation to make the entry at a .
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解题步骤 4.3.2.2.1
Perform the row operation to make the entry at a .
解题步骤 4.3.2.2.2
化简
解题步骤 4.3.2.3
Multiply each element of by to make the entry at a .
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解题步骤 4.3.2.3.1
Multiply each element of by to make the entry at a .
解题步骤 4.3.2.3.2
化简
解题步骤 4.3.2.4
Perform the row operation to make the entry at a .
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解题步骤 4.3.2.4.1
Perform the row operation to make the entry at a .
解题步骤 4.3.2.4.2
化简
解题步骤 4.3.3
Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.
解题步骤 4.3.4
Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.
解题步骤 4.3.5
Write the solution as a linear combination of vectors.
解题步骤 4.3.6
Write as a solution set.
解题步骤 4.3.7
The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.
解题步骤 5
Find the eigenvector using the eigenvalue .
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解题步骤 5.1
将已知值代入公式中。
解题步骤 5.2
化简。
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解题步骤 5.2.1
化简每一项。
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解题步骤 5.2.1.1
乘以矩阵中的每一个元素。
解题步骤 5.2.1.2
化简矩阵中的每一个元素。
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解题步骤 5.2.1.2.1
乘以
解题步骤 5.2.1.2.2
乘以
解题步骤 5.2.1.2.3
乘以
解题步骤 5.2.1.2.4
乘以
解题步骤 5.2.1.2.5
乘以
解题步骤 5.2.1.2.6
乘以
解题步骤 5.2.1.2.7
乘以
解题步骤 5.2.1.2.8
乘以
解题步骤 5.2.1.2.9
乘以
解题步骤 5.2.2
加上相应元素。
解题步骤 5.2.3
Simplify each element.
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解题步骤 5.2.3.1
相加。
解题步骤 5.2.3.2
相加。
解题步骤 5.2.3.3
相加。
解题步骤 5.2.3.4
相加。
解题步骤 5.2.3.5
相加。
解题步骤 5.2.3.6
相加。
解题步骤 5.3
Find the null space when .
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解题步骤 5.3.1
Write as an augmented matrix for .
解题步骤 5.3.2
求行简化阶梯形矩阵。
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解题步骤 5.3.2.1
Multiply each element of by to make the entry at a .
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解题步骤 5.3.2.1.1
Multiply each element of by to make the entry at a .
解题步骤 5.3.2.1.2
化简
解题步骤 5.3.2.2
Perform the row operation to make the entry at a .
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解题步骤 5.3.2.2.1
Perform the row operation to make the entry at a .
解题步骤 5.3.2.2.2
化简
解题步骤 5.3.2.3
Multiply each element of by to make the entry at a .
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解题步骤 5.3.2.3.1
Multiply each element of by to make the entry at a .
解题步骤 5.3.2.3.2
化简
解题步骤 5.3.2.4
Perform the row operation to make the entry at a .
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解题步骤 5.3.2.4.1
Perform the row operation to make the entry at a .
解题步骤 5.3.2.4.2
化简
解题步骤 5.3.3
Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.
解题步骤 5.3.4
Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.
解题步骤 5.3.5
Write the solution as a linear combination of vectors.
解题步骤 5.3.6
Write as a solution set.
解题步骤 5.3.7
The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.
解题步骤 6
The eigenspace of is the list of the vector space for each eigenvalue.