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Aufgabe:

Berechnen des Minimalpolynoms


Problem/Ansatz:

Gegeben sei der Endomorphismus \( f: \mathbb{R}^{3 \times 1} \rightarrow \mathbb{R}^{3 \times 1} \) mit Darstellungsmatrix

Bild_2023-05-28_192520258.png

bzgl. des Standadkoordinatensystems \( S=\left(e_{1}, e_{2}, e_{3}\right) \). Es gilt (das müssen Sie nicht nachrechnen)


Text erkannt:

\( A=s f_{S}=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{lll}0 & -2 & -6 \\ 2 & -5 & -3 \\ 2 & -1 & -7\end{array}\right) \)

Bild_2023-05-28_192557074.png

Text erkannt:

\( \chi_{f}=-(x+2)^{3} \quad \) und \( \quad\left(\begin{array}{l}3 \\ 0 \\ 2\end{array}\right) \in \operatorname{Eig}(f,-2) \)

(a) Berechnen Sie das Minimalpolynom \( \mu_{f} \) von \( f \).
(b) Ist \( f \) diagonalisierbar? Geben Sie eine Jordan-Normalform \( J \) von \( f \) an.
(c) Berechnen Sie ein Koordinatensystem \( B \) von \( \mathbb{R}^{3 \times 1} \) mit \( { }_{B} f_{B}=J \).

Text erkannt:

Aufgabe 6.2: (Abgabeaufgabe) Klausuraufgabe im SoSe 2017 (gab 24,Punkte):
Gegeben sei der Endomorphismus \( f: \mathbb{R}^{3 \times 1} \rightarrow \mathbb{R}^{3 \times 1} \) mit Darstellungsmatrix
\( A=s f_{S}=\frac{1}{2}\left(\begin{array}{lll} 0 & -2 & -6 \\ 2 & -5 & -3 \\ 2 & -1 & -7 \end{array}\right) \)
bzgl. des Standadkoordinatensystems \( S=\left(e_{1}, e_{2}, e_{3}\right) \). Es gilt (das müssen Sie nicht nachrechnen)
\( \chi_{f}=-(x+2)^{3} \quad \text { und } \quad\left(\begin{array}{l} 3 \\ 0 \\ 2 \end{array}\right) \in \operatorname{Eig}(f,-2) \text {. } \)
(a) Berechnen Sie das Minimalpolynom \( \mu_{f} \) von \( f \).
(b) Ist \( f \) diagonalisierbar? Geben Sie eine Jordan-Normalform \( J \) von \( f \) an.
(c) Berechnen Sie ein Koordinatensystem \( B \) von \( \mathbb{R}^{3 \times 1} \) mit \( { }_{B} f_{B}=J \).

Aufgabe von der Uni, komme hier nicht ganz weiter. Sowohl a, b, als auch c.

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Zu (a):

Es ist \(\mu_f\in \{x+2,(x+2)^2,(x+2)^3\}\).

Wir berechnen die Potenzen von \(A+2E_3\):

\(A+2E_3\neq 0\), \((A+2E_2)^2=0\; ...\).

Damit ist \(\mu_f=(x+2)^2\)

Zu (b):

\(A+2E_3\) hat den Rang 1, also hat der Eigenraum

zum Eigenwert -2 die Dimension 3-1=2. Die geometrische

Vielfachheit ist also 2, ungleich der alg. Vielfachheit 3,

d.h. \(f\) ist nicht diagonalisierbar.

\(J\) hat zwei Jordankästchen \(J(1,-2)\) und \(J(2,-2)\).

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