Жорданова форма
[13/100%]Найдите жорданову форму следующей матрицы, различные собственные значения которой . Не пугайтесь размера .
Для матрицы , используя стандартную процедуру построения жорданова базиса, постройте невырожденную матрицу такую, что имеет жорданову форму.
Объясните, почему для каждого .
Объясните, почему тогда и только тогда, когда — полупростое собственное значение.
Докажите, что каждая квадратная матрица подобна своей транспонированной.
Указание: рассмотрите «матрицу обращения» , полученную обращением порядка строк (или столбцов) единичной матрицы .
Докажите теорему Кэли--Гамильтона с помощью жордановой формы; то есть докажите, что каждая матрица удовлетворяет своему собственному характеристическому уравнению.
Докажите, что если — собственное значение матрицы такое, что и , то . Верно ли также, что ?
Пусть — собственное значение матрицы с . Докажите, что если , то
Объясните, почему обязательно должна быть совместной системой всякий раз, когда и , где — расширяющее множество, используемое при построении базиса для из базиса для , так что каждый лежит в .
Распространяется ли результат упражнения 7.7.5 на ненильпотентные матрицы? То есть, если с , верно ли, что ?
Как было определено в упражнении 5.8.15 и упомянуто в упражнении 7.6.10, произведение Кронекера (иногда называемое тензорным произведением или прямым произведением) матриц и — это матрица
Предполагая согласованность размеров, установите следующие свойства.
-
.
-
.
-
.
-
.
-
.
-
.
-
Для оставшихся свойств предположите, что — матрица размера , а — размера .
-
.
-
.
-
.
-
.
Пусть собственные значения обозначены через , а собственные значения — через . Докажите следующее.
-
Собственные значения — это чисел .
-
Собственные значения — это .
Используя пункт (б) упражнения 7.8.11 вместе с результатом упражнения 7.6.10, постройте альтернативный вывод формулы (7.6.8). А именно, покажите, что собственных значений дискретного лапласиана , описанного в примере 7.6.2, задаются формулой
Указание: вспомните упражнение 7.2.18.
Определите собственные значения трёхмерного дискретного лапласиана, используя формулу из упражнения 7.6.10, которая утверждает, что