Jak vypočítat vlastní vektory

Někdy je nutné najít nenulový vektor, který po vynásobení čtvercovou maticí nám vrátí násobek vektoru. Tento nenulový vektor se nazývá „vlastní vektor“. Vlastní vektory nejsou zajímavé pouze pro matematiky, ale i pro ostatní v profesích, jako je fyzika a inženýrství. K jejich výpočtu budete muset porozumět maticové algebře a determinantům.

Naučte se a rozumějte definici „vlastního vektoru“. Najde se pro čtvercovou matici n x n A a také a skalární vlastní číslo zvané „lambda“. Lambda je reprezentována řeckým písmenem, ale zde jej zkrátíme L. Pokud existuje nenulový vektor x, kde Ax = Lx, tento vektor x se nazývá „vlastní hodnota A.“

Najděte vlastní čísla matice pomocí charakteristické rovnice det (A - LI) = 0. „Det“ znamená determinant a „I“ je matice identity.

Vypočítejte vlastní vektor pro každou vlastní hodnotu tak, že najdete vlastní prostor E (L), což je nulový prostor charakteristické rovnice. Nenulové vektory E (L) jsou vlastní vektory A. Nalezneme je zapojením vlastních vektorů zpět do charakteristické matice a nalezením základny pro A - LI = 0.

Vypočítejte vlastní čísla pomocí charakteristické rovnice. Det (A - LI) je (3 - L) (3 - L) - 1 = L ^ 2 - 6L + 8 = 0, což je charakteristický polynom. Řešení tohoto algebraicky nám dá L1 = 4 a L2 = 2, což jsou vlastní čísla naší matice.

Najděte vlastní vektor pro L = 4 výpočtem prázdného prostoru. Udělejte to umístěním L1 = 4 do charakteristické matice a nalezením základu pro A - 4I = 0. Když to vyřešíme, najdeme x - y = 0 nebo x = y. Toto má pouze jedno nezávislé řešení, protože jsou si rovna, například x = y = 1. Proto v1 = (1,1) je vlastní vektor, který překlenuje vlastní prostor L1 = 4.

Opakujte krok 6 a najděte vlastní vektor pro L2 = 2. Najdeme x + y = 0 nebo x = --y. To má také jedno nezávislé řešení, řekněme x = - 1 a y = 1. Proto v2 = (--1,1) je vlastní vektor, který překlenuje vlastní prostor L2 = 2.

  • Podíl
instagram viewer