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Hallo liebe Mathelounge Community, ich habe ein Problem mit der folgenden Aufgabe:

\( \begin{pmatrix} -3 & 2 & -3 & 2 \\ -4 & 2 & -4  & 3 \\ -5 & 2 & -5 & 4 \\ -8 &  4 & -8 &6  \end{pmatrix} \)

Geben Sie die Jordan Basis an.


Problem/Ansatz:

Ich weiß, dass A nilpotent ist, daher ist ihre det. sowie chpol null. Wenn ich den Kern(A-0*En) bestimme, bekomme ich folgende Eigenvektoren: <(-1,0,1,0), (1,1/2,0,1)>

Nun weiß ich nicht wie ich die anderen Vektoren bestimmen soll um eine JNF zu bilden.. Ich wäre sehr dankbar wenn mir jemand helfen könnte!

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Ein Versuch

Zusammenfassung

https://www.geogebra.org/m/cbrraju7

\(\small EV \, :=  \, \left(\begin{array}{rrrr}-1&0&1&0\\1&\frac{1}{2}&0&1\\\end{array}\right)\)

Nachdem die nilpotente Matrix auf die Einheitsvektoren als Kandidaten der HVs führt, hab ich versucht linearunabhängige Kandidaten zu finden, z.B.

\(\small HVKandidaten \, :=  \, \left(\begin{array}{rrrr}1&0&-1&0\\2&1&0&-1\\0&0&1&0\\0&-1&0&1\\\end{array}\right)\)

Kandidat(3) liegt im Kern und scheidet aus ===>

(A - 0E) HVKandidaten

\(\small HV1 \, :=  \, \left(\begin{array}{rrrr}1&0&0&0\\0&-1&0&1\\-1&-2&0&2\\0&-2&0&2\\\end{array}\right)\)

Die Jordan-Basis hab ich dann kombiniert aus

HV1(1), HVKandidaten(1), HV1(4), HVKandidaten(4)

===>

\(\small T \, :=  \, \left(\begin{array}{rrrr}1&1&0&0\\0&2&1&-1\\-1&0&2&0\\0&0&2&1\\\end{array}\right)\)

mit

\(\small T^{-1}\;D\;T \, :=  \, \left(\begin{array}{rrrr}0&1&0&0\\0&0&0&0\\0&0&0&1\\0&0&0&0\\\end{array}\right)\)


GeoGebra findet

JordanDiagonalization(A)

\(\scriptsize \left\{ \left(\begin{array}{rrrr}2&0&0&0\\0&3&2&-2\\-2&0&4&0\\0&-2&4&2\\\end{array}\right), \left(\begin{array}{rrrr}0&1&0&0\\0&0&0&0\\0&0&0&1\\0&0&0&0\\\end{array}\right) \right\} \)

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man kann natürlich auch mit den Einheitsvektoren als Kandidaten weiterrechnen und kommt dann auf

Kandidaten(1)

\(\small T \, :=  \, \left(\begin{array}{rrrr}-3&1&2&0\\-4&0&3&0\\-5&0&4&0\\-8&0&6&1\\\end{array}\right)\)

oder

Kandidaten(2)

\(\small T \, :=  \, \left(\begin{array}{rrrr}2&0&2&0\\2&1&3&0\\2&0&4&0\\4&0&6&1\\\end{array}\right)\)

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