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Aufgabe:

Man soll die Eigenwerte einer Matrix berechnen

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Text erkannt:

\( \operatorname{det}\left(\left[\begin{array}{cccc}3 & 1 & 0 & 1 \\ -1 & 5 & 4 & 1 \\ 0 & 0 & 2 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 4\end{array}\right] \stackrel{?}{\doteq}^{\operatorname{det}} \operatorname{det}\left(\left[\begin{array}{cccc}3 & 1 & 0 & 1 \\ 0 & \frac{16}{3} & 4 & \frac{4}{3} \\ 0 & 0 & 2 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 4\end{array}\right]\right) \underset{\substack{\lambda_{1} \\ \overrightarrow{\lambda_{2}} \\ \lambda_{2} \\ \lambda_{3} \\ \lambda_{4}}}{ }\right. \)



Problem/Ansatz:

Normalerweise ist es doch kein Problem wenn ich die 1. Zeile mit der 2. addiere um in eine Zeilenstufenform zu kommen. Allerdings erhalte ich dann die falschen Eigenwerte. Eigentlich sollten diese nämlich 2, 4, 4, 4 lauten, wie man aber an der Diagonale meiner Umformung erkennen kann stimmen diese dann nicht überein. Wo liegt hier der Fehler?

Avatar von

Dein Fehler liegt darin, dass du annimmst, dass man durch elementare Zeilenumformungen stets die Eigenwerte auf der Diagonalen erhält. Das ist nicht so.

Die Determinante ist das Produkt der Eigenwerte. Wäre hier also 2*4*4*4 = 128

Die Determinante einer Dreiecksmatrix ist das Produkt der Diagonaleinträge:

3 * 16/3 * 2 *4 = 128

Also passt doch alles?

Wenn du die Eigenwerte bestimmen willst, kannst du bspw. das charakteristische Polynom bestimmen und dessen Nullstellen berechnen.

Ok aber mir wurde gesagt, dass man Eigenwerte auch mit dem Gauss-Algorithmus herausfinden kann, was ich ja im Prinzip auch hier anwenden wollte. Gibt es hier dann Einschränkungen bzw. laut dir ist das Anwenden von Gauss bei diesem Beispiel ja nicht möglich, wann weiß ich ob ich das verwenden darf und wann nicht?

2 Antworten

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Beide Determinanten haben den gleichen Wert (128).

Avatar von 123 k 🚀
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Für die EW λ gilt


\( \sum \limits_{k=1}^{n} \lambda_{k}=\operatorname{Spur} A, \quad \prod \limits_{k=1}^{n} \lambda_{k}=\operatorname{det} A \)


in machen Fällen kann man damit weiter kommen...

Avatar von 21 k

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