對角化 $$$\left[\begin{array}{cc}3 & -10\\1 & -4\end{array}\right]$$$

此計算器將(若可能)對 $$$2$$$x$$$2$$$ 的方陣 $$$\left[\begin{array}{cc}3 & -10\\1 & -4\end{array}\right]$$$ 進行對角化,並顯示步驟。
A

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$$$\left[\begin{array}{cc}3 & -10\\1 & -4\end{array}\right]$$$ 對角化。

解答

首先,求出特徵值與特徵向量(步驟請參見特徵值與特徵向量計算器)。

特徵值:$$$1$$$,特徵向量:$$$\left[\begin{array}{c}5\\1\end{array}\right]$$$

特徵值:$$$-2$$$,特徵向量:$$$\left[\begin{array}{c}2\\1\end{array}\right]$$$

構造矩陣 $$$P$$$,其中第 $$$i$$$ 列為第 $$$i$$$ 個特徵向量:$$$P = \left[\begin{array}{cc}5 & 2\\1 & 1\end{array}\right]$$$

構成對角矩陣 $$$D$$$,其在第 $$$i$$$ 行第 $$$i$$$ 列的元素為第 $$$i$$$ 個特徵值:$$$D = \left[\begin{array}{cc}1 & 0\\0 & -2\end{array}\right]$$$

矩陣 $$$P$$$$$$D$$$ 被選取為使初始矩陣滿足 $$$\left[\begin{array}{cc}3 & -10\\1 & -4\end{array}\right] = P D P^{-1}$$$

$$$P^{-1} = \left[\begin{array}{cc}\frac{1}{3} & - \frac{2}{3}\\- \frac{1}{3} & \frac{5}{3}\end{array}\right]$$$ (步驟請參閱 逆矩陣計算器).

答案

$$$P = \left[\begin{array}{cc}5 & 2\\1 & 1\end{array}\right]$$$A

$$$D = \left[\begin{array}{cc}1 & 0\\0 & -2\end{array}\right]$$$A

$$$P^{-1} = \left[\begin{array}{cc}\frac{1}{3} & - \frac{2}{3}\\- \frac{1}{3} & \frac{5}{3}\end{array}\right]\approx \left[\begin{array}{cc}0.333333333333333 & -0.666666666666667\\-0.333333333333333 & 1.666666666666667\end{array}\right]$$$A


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