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#47974

Пусть     (           )
    |  5  6   3 |
A = | − 1 0   1 | .
    (           )
       1  2  − 1  Вычислить A9.

Показать ответ и решение

Понятное дело, что не предполагается возводить матрицу 3 × 3  в 9 степень руками. Попробуем применить метод диагонализации. Для него нужно, чтобы матрица имела 3 различных вещественных собственных значения.

Итак, собственные значения - это в точности корни характеристического многочлена

                         (5 − λ   6      3  )
                         |                  |
P (λ ) = det(A − λE ) = det |( − 1 − λ     1  |)  = − λ3 + 4λ2 + 4λ − 16
                            1     2   − 1− λ

Его корни можно найти подобрав рациональный корень и затем разделив многочлен третьей степени на λ −  подобранны й корень .  В итоге получим:

λ1 = − 2,λ2 = 2,λ3 = 4

И соответствующие собственные векторы будут равны

     (   )       (    )      (    )
     | 0 |       | − 2|      |  9 |
v1 = | − 1| ,v2 = | 1 | ,v3 = | − 2|
     (   )       (    )      (    )
       2            0           1

Нам повезло - мы имеем три различных собственных значения! Следовательно {v1,v2,v3} - это базис в ℝ3   и в этом базисе A  имеет вид      (         )
     |− 2  0  0|
Aˆ=  |( 0   2  0|) .

       0   0  4

Далее, если     (             )
       0   − 2  9
    ||             ||
C = ( − 1   1  − 2)
       2    0   1 - матрица перехода из стандартного базиса в базис из собственных векторов {v1,v2,v3},  то        ˆ  −1
A  = CAC    .

Находим        (            )
         −112- −61  512
C −1 = ||  1   3   3 || .
       (  4   2   4 )
          16   13   16

Следовательно,

                            (             ) (   9        ) ( −1-  −1- 5-)
                            |  0  − 2   9 | | − 2   0  0 | | 12   6   12|
A9 = (C ˆAC −1)9 = C Aˆ9C −1 = |( − 1 1   − 2|) |(  0   29  0 |) |(  14   32   34 |) =
                               2   0    1      0    0  49     1   1   1
                                                              6   3   6

      (                   )
      | 1535   3066  1533 |
= 256 | − 341 − 680  − 339|
      (                   )
         171   342    169
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!