diff --git a/KMA LAA/8. Vlastní čísla a vlastní vektory.md b/KMA LAA/8. Vlastní čísla a vlastní vektory.md index 35ce32c..e8c7d02 100644 --- a/KMA LAA/8. Vlastní čísla a vlastní vektory.md +++ b/KMA LAA/8. Vlastní čísla a vlastní vektory.md @@ -1,27 +1,38 @@ # Vlastní čísla -- $A \cdot \vec{u} = \lambda \cdot \vec{u}$ - - $\vec{u} \in U \smallsetminus \{\vec{o}\}$ (u nulového vektoru by to platilo vždy) -- $(\lambda I-A) \cdot \vec{u} = \vec{o}$ +- $A$ - matice A +- $\vec{u}$ - vlastní vektor matice A +- $\lambda$ - vlastní číslo matice A + +$A \cdot \vec{u} = \lambda \cdot \vec{u}$ +- $\vec{u} \in U \smallsetminus \{\vec{o}\}$ (u nulového vektoru by to platilo vždy) +- úpravou získáme $(\lambda I-A) \cdot \vec{u} = \vec{o}$ ## Vlastní čísla +**Získání**: 1. Vypočítáme determinant matice $\det{(\lambda I - A)}$ -> výsledkem je **charakteristický polynom** 2. V průběhu si zkusíme vytknout něco s lambdou, např. $(\lambda-5)$ -3. Výsledek zapíšeme ve tvaru $(\lambda-5)(\lambda+2)^2$ a získáme kořeny polynomu - vlastní čísla +3. Získáme kořeny polynomu (vlastní čísla) a výsledek zapíšeme ve tvaru $(\lambda-5)(\lambda+2)^2$ - $(\lambda_{1} = 5, \lambda_{2,3} = -2)$ ### Spektrum matice + - soubor všech vlastních čísel - značí se $Sp(A)$ + - např.: $Sp(A) = \{3^2; -1\}$ ## Vlastní vektory +- bázové prvky jádra lineárního zobrazení s maticí $A - \lambda I$ pro konkrétní vlastní číslo + +**Získání**: 1. Dosadíme vlastní číslo za lambdu 2. Vypočítáme GJEM z matice s dosazenou lambdou 3. Pomocí $n-hod(\lambda I-A)$ zjistíme počet dosazovaných LN vektorů 4. Do vlastního vektoru odzadu dosadíme LN vektory (pokud jen 1, dosadíme nenulové číslo) + - běžně např $(x, 1, 0)$ a $(x, 0, 1)$ 5. Dopočítáme pomocí rovnic v matici zbytek souřadnic např.: $h_{1} = [2, -1, 1]^T$ @@ -46,10 +57,38 @@ Matice NxN je diagonalizovatelná právě když - má různá vlastní čísla - je symetrická nebo jednotková -### Jordanův kanonický tvar +K diagonalizaci matice A stačí najít množinu n lineárně nezávislých vlastních vektorů, tedy **vlastní čísla mohou být i vícenásobná**. Pro k-násobné vl. číslo musí platit, že $dim(Ker(\mathbb{L})) = k$. + +Na diagonále diagonální matice jsou vlastní čísla ve stejném pořadí, jako vlastní vektory v matici T. + +**Zjištění matice T výše u zjištění vlastních vektorů** + +- výsledné vektory poté vložím do matice T: + +- příklad: + + matice $A = \begin{bmatrix}3 & 0 & 0 \\-4 & 7 & -4\\-8 & 8 & -5\end{bmatrix}$ + + vlastní čísla: $\lambda_{1,2} = 3, \lambda_{3} = -1$ + + vlastní vektory: $\vec{u_{1}} = [1, 1, 0]^T,\space\vec{u_{2}} = [-1, 0, 1]^T,\space\vec{u_{3}} = [0, 1, 2]^T$ + + matice $D = \begin{bmatrix}3 & 0 & 0 \\0 & 3 & 0\\0 & 0 & -1\end{bmatrix} = T^{-1}AT \quad \text{(vl. čísla zapisujeme na diagonálu)}$ + + matice $T = \begin{bmatrix}1 & -1 & 0 \\1 & 0 & 1\\0 & 1 & 2\end{bmatrix} \quad \text{(vl. vektory zapisujeme do sloupců)}$ + +#### Nediagonalizovatelné matice + +Taková matice je potom podobná tzv. blokově diagonální matici, nazývané Jordanův diagonální tvar. Skládá se z jednotlivých bloků, které se nazývají Jordanovy bloky. + +Jordanův blok vypadá takto: $\begin{bmatrix}\lambda & 1 & 0\\0 & \lambda & 1\\0 & 0 & \lambda\end{bmatrix}$ +- na diagonále má vlastní čísla, nad ní čísla 1 +- každý blok odpovídá nějakému vl. číslu + +#### Jordanův kanonický tvar 1. Na diagonálu dáme jednotlivá vlastní čísla -2. Pokud jsme dopočítávali vlastní vektor pro některé vlastní číslo, je potřeba dát 1 nad diagonálu u Jordanova bloku +2. Pokud jsme dopočítávali vlastní vektor pro některé vlastní číslo, je potřeba dát 1 nad diagonálu v tomto Jordanově bloku ### Lineární operátor