Matemática, perguntado por herzer3, 8 meses atrás

Por favor, estou tentando encontrar autovalor e auto vetor da matriz

1 ; 2 ; -1

1 ; 0 ; 1

4 ; -4 ; 5


tentei de tudo quanto é forma e não estou conseguindo, e jogando no symbolab sai uma coisa mto absurda

Soluções para a tarefa

Respondido por juanbomfim22
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Autovalores: 1,2 e 3.

Autovetores:

  Associado ao 1: (-1,1,2).

  Associado ao 2: (-2,1,4).

  Associado ao 3: (-1,1,4).

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Para encontrar os autovalores associados a uma matriz, devemos igualar seu polinômio característico a 0. Em outras palavras, temos que calcular as raízes da equação:

det(M - x.I) = 0

Onde: M é a matriz, I a matriz identidade e x o autovalor.

Fazendo isso, encontraremos três autovalores que estarão associados um por um a um autoespaço diferente.

===> Cálculos:

      | 1   2  -1|     | x 0 0 |

det( | 1   0  1 |  -  | 0 x 0 | ) = 0

      | 4 -4  5|     | 0 0 x |

      | 1-x  2   -1   |  

det( | 1    -x    1   | ) = 0

      | 4   -4   5-x|  

(1-x).(-x).(5-x) + 4 + 8 -4x -2.(5-x) + 4.(1-x) = 0

(-x³+ 6x² -5x) + 12 -4x + (-10 + 2x) + (4-4x) = 0

-x³ +  6x² -11x + 6 = 0

Assim, facilmente observamos que as raízes (autovalores) dessa equação cúbica são: 1, 2 e 3.

x = 1

x = 2

x = 3

O próximo passo é o cálculo dos autoespaços através da fórmula:

              ( a )     ( 0 )

(M - x.I) . ( b ) =  ( 0 )

              ( c )     ( 0 )

Onde se deve substituir uma raiz (x) por vez para encontrar o vetor (a,b,c).

Realizando essa conta matricial, cairemos num sistema onde encontraremos o autovetor associado ao autovalor x.  

  • Para x = 1:

===> Cálculos

| 0  2    -1|   | a |    | 0 |

| 1   -1   1 |  . | b | = | 0 |

| 4   -4  4|   | c |     | 0 |

Sistema:

I.     2b - c = 0 => c = 2b

II.  a - b + c = 0

III. 4a -4b + 4c = 0

Somando I com II:

IV. a = -b

Portanto,

  1. a => (-1).b
  2. b => (1).b
  3. c => (2)b

O autovetor que gera o autoespaço associado ao autovalor 1 será: (-1,1,2) ou qualquer múltiplo.

  • Para x = 2:

===> Cálculos  

| -1  2    -1|   | a |    | 0 |

| 1   -2   1 |  . | b | = | 0 |

| 4   -4  3|   | c |     | 0 |

Sistema:

I.  -a +  2b - c = 0

II.  a - 2b + c = 0

III. 4a -4b + 3c = 0

Somando III com o dobro de I:

IV. 2a + c = 0

Somando IV com I:

a + 2b = 0 => b = -a/2

Portanto,

  1. a => (1).a
  2. b => (-1/2).a
  3. c => (-2).a

O autovetor que gera o autoespaço associado ao autovalor 2 será: (1,-1/2,-2) ou qualquer múltiplo. Por convenção, deixaremos todas as coordenadas inteiras multiplicando, assim, o vetor por (-2) => (-2,1,4).

  • Para x = 3:

===> Cálculos

| -2  2    -1|   | a |    | 0 |

| 1   -3   1 |  . | b | = | 0 |

| 4   -4  2|    | c |     | 0 |

Sistema:

I. -2a + 2b -c = 0

II.  a  -3b  + c = 0

III. 4a - 4b + 2c = 0

Somando I com II:

IV. -a -b = 0 => b = -a

Somando IV com II:

-4b + c = 0

c = 4b => c = -4a

Portanto,

  1. a => (1).a
  2. b => (-1).a
  3. c => (-4).a

O autovetor que gera o autoespaço associado ao autovalor 3 será: (1,-1,-4) ou qualquer múltiplo. Por comodidade, vamos multiplicar por (-1) para ficar com menos sinais negativos => (-1,1,4).

Para mais exemplos de autovalores e autovetores, acesse:

  • https://brainly.com.br/tarefa/25755995
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