Wektory i wartości własne

Przestrzenie wektorowe, bazy, liniowa niezależność, macierze.... Formy kwadratowe, twierdzenia o klasyfikacji...
nikodem92
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 121
Rejestracja: 21 paź 2010, o 20:39
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Poland
Podziękował: 18 razy

Wektory i wartości własne

Post autor: nikodem92 »

Wyznacz wektory i wartości własne:

1. operatora różniczkowania w przestrzeni \(\displaystyle{ \mathbb{R}[x]_n}\)
2. operatora \(\displaystyle{ X \mapsto X^T}\) w przestrzeni \(\displaystyle{ M_n(\mathbb{R})}\)
3. macierzy kwadratowej \(\displaystyle{ P(\sigma)}\) rozmiaru \(\displaystyle{ n \times n}\) zdefiniowanej jako
\(\displaystyle{ P(\sigma)_{ij} = \begin{cases} 1 \mbox{ jeśli } j=\sigma(i), \\ 0 \mbox{ wpp. }, \end{cases}}\)
gdzie \(\displaystyle{ \sigma \in S_n}\) jest pewną permutacją,

4. macierzy obrotu o kąt \(\displaystyle{ \alpha}\)
\(\displaystyle{ \begin{bmatrix} \cos(\alpha) & \sin(\alpha) \\ -sin(\alpha) & \cos(\alpha) \end{bmatrix}}\)
5. macierzy \(\displaystyle{ A^T \cdot A}\), gdzie \(\displaystyle{ A = [a_1 \ \ a_2 \ \ \ldots \ \ a_n]}\) .


Ad. 1, wektory własne: będą to pewnie wielomiany stopnia zero (bo ich pochodne są równe zeru), a wartości własne to zero. Tylko nie wiem jak to formalnie zapisać?

Ad. 2, wektory własne: macierze symetryczne (wartość własna: \(\displaystyle{ 1}\)), macierze antysymetryczne (wartość własna: \(\displaystyle{ -1}\)). Też nie wiem jak to formalnie zapisać?

Ad. 3, wartości własne: \(\displaystyle{ \lambda}\) jest wartością własną macierzy wtw, gdy jest pierwiastkiem jej wielomianu charakterystycznego. Jeśli \(\displaystyle{ \sigma}\) jest permutacją identycznościową, to wartość własna wynosi: \(\displaystyle{ 1}\). A jeśli \(\displaystyle{ \sigma}\) jest jakąś inną permutacją to nawet nie za bardzo wiem, jak policzyć wyznacznik takiej macierzy... Chyba, że istnieje jakiś prostszy sposób?

Ad. 4, wartości własne - wystarczy policzyć pierwiastki wielomianu charakterystycznego. A jak wyliczyć wektory własne?

Ad. 5, jak pomnożymy te dwie macierze (czyli wiersz razy kolumnę), to otrzymamy wartość: \(\displaystyle{ a_1^2 + \ldots + a_n^2}\). Czyli konkretny element ciała, nad którym była ta macierz. Jak zatem wyliczyć wektory i wartości własne?
Awatar użytkownika
schloss
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 333
Rejestracja: 12 wrz 2009, o 12:49
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Gniezno
Podziękował: 5 razy
Pomógł: 19 razy

Wektory i wartości własne

Post autor: schloss »

w 4. jest ten problem z wektorami własnymi że są one z ciała liczb zespolonych
nikodem92
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 121
Rejestracja: 21 paź 2010, o 20:39
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Poland
Podziękował: 18 razy

Wektory i wartości własne

Post autor: nikodem92 »

Jak zatem ten problem rozwikłać?

W 4: wartości własne wyszły mi: \(\displaystyle{ \cos(\alpha)}\), jeśli \(\displaystyle{ \alpha = \pi n}\), gdzie \(\displaystyle{ n \in \mathbb{Z}}\). Wtedy wektory własny to dowolny wektor.

Jeśli \(\displaystyle{ \alpha \neq \pi n}\), wtedy niech \(\displaystyle{ v=(v_1,v_2)}\) wektor własny, mamy dwa przypadki:

\(\displaystyle{ (1- i) \cdot v_1 = 0 \\
v_1 = v_2}\)


lub:

\(\displaystyle{ (1+ i) \cdot v_1 = 0 \\
v_1 = v_2}\)


Czyli wychodzi na to, że \(\displaystyle{ v}\) - wektor zerowy, a wg niektórych definicji taki nie może być wektorem własnym... Lub \(\displaystyle{ i=1}\), \(\displaystyle{ i=-1}\), ale takie sytuacje chyba nie są możliwe? (kompletnie nie czuje liczb zespolonych, więc być może to głupie pytanie)
ODPOWIEDZ