Тема . Линал и алгебра.

.11 Собственные числа и собственные векторы.

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела линал и алгебра.
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#45025

Проверить, что у оператора поворота на угол φ  в ℝ2   , заданного в стандартном базисе матрицей      (cosφ   − sin φ)
A =
      sinφ    cos φ нет собственных чисел и, соответственно, собственных векторов (над ℝ  ) при φ ⁄= 0 + 2πn,φ ⁄=  π + 2πn

Показать ответ и решение

Действительно, λ ∈ ℝ  - собственное значение матрицы A  тогда и только тогда, когда

det(A − λE ) = 0

Но           (                   )
           cosφ − λ   − sinφ
A − λE =     sinφ    cos φ− λ   .

А, значит,                  2               2     2                   2
det(A − λE ) = cos φ − 2 cosφλ + λ + sin φ =  1− 2cos φλ + λ .

И вот если мы хотим, чтобы det(A −  λE) = 0,  то это означает, что мы ищем такое λ,  что 1 − 2cosφ λ+  λ2 = 0.

Дискриминант этого квадратного уравнения по λ  равен D = 4 cos2 φ − 4 = 4 (cos2φ − 1)  строго больше 0 D  быть не может, поскольку это означало бы, что cos2 φ > 1.  А нулю он равен только если cos2 φ = 1.

Однако если    2
cos φ = 1,  то φ = 0 + 2πn,  либо φ = π + 2πn.  А это противоречит тому, что φ ⁄= 0 + 2πn,φ ⁄=  π + 2πn  по изначальному предположению.

Таким образом, дискриминант по λ  всегда отрицательный, а значит уравнение не имеет решений. Следовательно, собственных чисел, а, значит, и собственных векторов у матрицы A  нет.

Комментарий: Геометрически это было вполне ожидаемо. Ведь A  - это матрица поворота на угол φ  против часовой стрелки. И, значит, она не может ни один из векторов растягивать ни во сколько раз - она их все поворачивает на φ.

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!