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Kann mir jemand in möglichst einfachen Worten erklären, was es bedeutet wenn eine Matrix diagonalisierbar ist und was für Kriterien dazu erfüllt sein müssen?

Ich hätte auch ein Beispiel dazu:

Berechnen sie jeweils die Eigenwerte und Basen für die Eigenräume der Matrix

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Ist die Matrix diagonalsierbar?

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1 Antwort

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Berechne dazu die Determinate von M - x*E

also von der Matrix, bei der du von jedem Diagonalelement die Var. x subtrahierst.

Das wäre hier -x^3 + 9x^2 - 26x + 24 und das hat die

Nullstellen 2 und 3 und 4.

Das sind die Eigenwerte.

Zu jedem dieser Eigenwerte bestimmst du die Eigenvektoren über

den Ansatz  ( M - Eigenwert*Einheitsmatrix) * ( x1;x2; x3) ^T = 0

Das gibt z.B. beim Eigenwert 2 dann das homogene Gl.syst. mit der Matrix

1      1     0
1     1      0
-1     1     1 

also kann man z.B. x1 frei wählen, etwa x1 = t

dann hast du  x2 = - t

und x3 = 2t  also Lösungen der Art ( t ;  -t  ;  2t ) bzw.

Vielfache von   (  1 ; -1 ; 2 ) Und damit ist   (  1 ; -1 ; 2 )ein

Eigenvektor zum Eigenwert 2.

Wenn du das bei den anderen Eigenwerten auch machst, findest du

eine Basis von R^3 aus lauter Eigenvektoren. Und

bzgl. dieser Basis hat die zu M gehörige Abbildung dann eine

Diagonalmatrix.

Man sieht daran, in welche Richtungen die Abbildung wie eine

Streckung wirkt.

Avatar von 289 k 🚀

Danke für die schnelle Antwort. Ein paar Fragen hab ich jetzt allerdings noch:

Wie kommst du so einfach bei einer Kubischen Gleichung auf die Nullstellen? Gibt es da einen Trick?

Stimmt das das wenn ich die Ursprüngliche Matrix zu meiner Matrix bestehend aus den Basisvektoren meine Diagonalmatrix bekomme? Und was ist das Kriterium das ich überhaupt einen Diagonalmatrix bilden kann?

Danke nochmals für die hilfreiche Antwort.

Hallo Ti-30X Pro,

Normalerweise hilft nur Ausprobieren, Raten oder aehnliches. Online lasse ich die Funktion meist einfach plotten und schaue mir die Nullstellen an.

Gruss

Wie kommst du so einfach bei einer Kubischen Gleichung auf die Nullstellen? Gibt es da einen Trick?

Es gibt zwar eine (komplizierte ) Lösungsformal ( kannst ja mal googeln: CARDANO ) aber meistens

ist eine Lösung "glatt" im Sinne von: eine ganze Zahl und die fidest du dann als

Teiler des absoluten Gliedes. Also bei  -x3 + 9x2 - 26x + 24 = 0

musste man "nur" die Teiler von 24 prüfen.  Man kann dann auch durch den entsprechenden

Linearfaktor dividieren.


Stimmt das das wenn ich die Ursprüngliche Matrix zu meiner Matrix bestehend aus den Basisvektoren meine Diagonalmatrix bekomme? Und was ist das Kriterium das ich überhaupt einen Diagonalmatrix bilden kann?

Kriterium: Es gibt eine Basis, die nur aus Eigenvektoren besteht. Also muss die

Summe der Dimensionen der Eigenräume gleich der Zeilen- bzw. Splatenzahl der

Matrix sein.

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