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Aufgabe:

Bestimmen Sie die Anzahl der Ähnlichkeitsklassen von Matritzen über ℝ, welche das charakteristische Polynom Χ(X)=(X-1)^6 (X-17)^5 (X-3)^3 haben.


Problem/Ansatz:

Soweit ich weiß entspricht die Anzahl der Ähnlichkeitsklassen der Anzahl der verschiedenen Möglichkeiten, wie wir die Eigenwerte und ihre algebraischen Multiplizitäten auf Jordan-Matritzen aufteilen können. Jedoch weiß ich leider weder, ob das der wirklich richtige Ansatz ist, noch kenne ich mich allzu gut mit Jordan-Matritzen aus, um den richtigen, weiteren Weg zu finden.

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Was sind "Matritzen"?

1 Antwort

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Dein Ansatz ist richtig.
Zwei Matrizen mit dem gegebenen charakteristischen Polynom sind genau dann ähnlich, wenn ihre Jordanformen bis auf Anordnung der Blöcke gleich sind.

Schauen wir erst einmal auf den Faktor \((X-3)^{\color{blue}3}\) und seinen zugehörigen Block in der Jordanform:

Jede Partition des Exponenten \({\color{blue}3}\) entspricht genau einer möglichen Blockung im Sinne der Jordanform:

Anzahl der Partitionen von \({\color{blue}3}\): 3

\(1+1+1 \Rightarrow \begin{pmatrix} 3 & 0 & 0 \\ 0 & 3 & 0 \\ 0 & 0 & 3 \end{pmatrix}\)

\(2+1 \Rightarrow \begin{pmatrix} 3 & 1 & 0 \\ 0 & 3 & 0 \\ 0 & 0 & 3 \end{pmatrix}\)

\(3 \Rightarrow \begin{pmatrix} 3 & 1 & 0 \\ 0 & 3 & 1 \\ 0 & 0 & 3 \end{pmatrix}\)

Analog verhält es sich mit den Blöcken zu \((X-1)^6\)  und \((X-17)^5\):

Anzahl der Partitionen von 6: 11

Anzahl der Partitionen von 5: 7

Ingesamt erhältst du also:

\(11\cdot 7 \cdot 3 = 231\) nichtähnliche Jordanformen, d.h. Äquivalenzklassen.

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