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Forum "Lineare Algebra - Matrizen" - Basis Eigenvektorraum + Matrix
Basis Eigenvektorraum + Matrix < Matrizen < Lineare Algebra < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
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Basis Eigenvektorraum + Matrix: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 18:11 Mo 07.03.2011
Autor: rawberrie

Aufgabe
A= [mm] \pmat{ 0 & 2 & 0\\ 2 & 2 & -2 \\ 0 & -2 & 0} [/mm]
a) Bestimmen der Eigenwerte
b) Finden Sie eine Basis für jeden Eigenvektorraum, sowie eine Matrix T so das [mm] D=T^{-1}*AT [/mm] eine Diagonalmatrix ist

Den Punkt a hab ich schon erledigt.
Krieg hier für die Eigenwerte -2 bzw 4 raus.

Gut für b hab ich dann das mit der Basis mal gemacht für die zwei Eigenwerte

Für Eigenwert -2
A= [mm] \pmat{ 2 & 2 & 0\\ 2 & 4 & -2 \\ 0 & -2 & 2}A= \pmat{ 2 & 2 & 0\\ 0 & 2 & -2 \\ 0 & -2 & 2}A= \pmat{ 2 & 2 & 0\\ 0 & 2 & -2 \\ 0 & 0 & 0} [/mm]
z=t 2y-2t=0   2y=2t  y=t
2x+2t=0   2x=-2t  x=-t

Der Eigenvektor sieht also folgend aus:
[mm] Ev=t\vektor{-1 \\ 1 \\ 1} [/mm]

Für Eigenwert 4
A= [mm] \pmat{ -4 & 2 & 0\\ 2 & -2 & -2 \\ 0 & -2 & -4}A= \pmat{ -2 & 1 & 0\\ 0 & -1 & -2 \\ 0 & -2 & 4}A= \pmat{ -2 & 1 & 0\\ 0 & 1 & -2 \\ 0 & 0 & 0} [/mm]
z=t y-2t=0   y=2t  
-2x+t=0   2x=t  [mm] x=\bruch{t}{2} [/mm]

Der Eigenvektor sieht also folgend aus:
[mm] Ev=t\vektor{\bruch{1}{2} \\ 2 \\ 1} [/mm] = [mm] Ev=t\vektor{1 \\ 4 \\ 2} [/mm]

Ok aber wie ist das mit dieser Matrix?
Blicke da nicht ganz durch...
Danke
Lg


        
Bezug
Basis Eigenvektorraum + Matrix: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 18:23 Mo 07.03.2011
Autor: schachuzipus

Hallo rawberrie,


> A= [mm]\pmat{ 0 & 2 & 0\\ 2 & 2 & -2 \\ 0 & -2 & 0}[/mm]
>  a)
> Bestimmen der Eigenwerte
> b) Finden Sie eine Basis für jeden Eigenvektorraum, sowie
> eine Matrix T so das [mm]D=T^{-1}*AT[/mm] eine Diagonalmatrix ist
>  Den Punkt a hab ich schon erledigt.
>  Krieg hier für die Eigenwerte -2 bzw 4 raus.

Da fehlt aber noch der Eigenwert 0 ...

>  
> Gut für b hab ich dann das mit der Basis mal gemacht für
> die zwei Eigenwerte
>
> Für Eigenwert -2
>  A= [mm]\pmat{ 2 & 2 & 0\\ 2 & 4 & -2 \\ 0 & -2 & 2}A= \pmat{ 2 & 2 & 0\\ 0 & 2 & -2 \\ 0 & -2 & 2}A= \pmat{ 2 & 2 & 0\\ 0 & 2 & -2 \\ 0 & 0 & 0}[/mm]
>  
> z=t 2y-2t=0   2y=2t  y=t
>  2x+2t=0   2x=-2t  x=-t
>  
> Der Eigenvektor sieht also folgend aus:
>  [mm]Ev=t\vektor{-1 \\ 1 \\ 1}[/mm] [ok]

Ja, für bel. [mm] $t\in\IR, t\neq [/mm] 0$

>  
> Für Eigenwert 4
>  A= [mm]\pmat{ -4 & 2 & 0\\ 2 & -2 & -2 \\ 0 & -2 & -4}A= \pmat{ -2 & 1 & 0\\ 0 & -1 & -2 \\ 0 & -2 & 4}A= \pmat{ -2 & 1 & 0\\ 0 & 1 & -2 \\ 0 & 0 & 0}[/mm] [ok]
>  
> z=t y-2t=0   y=2t  [ok]
> -2x+t=0   2x=t  [mm]x=\bruch{t}{2}[/mm] [notok]

Das ist doch mit Zeile 1: $-2x+y=0$, also $-2x=-y$, dh. $-2x=-2t$, also $x=t$

>  
> Der Eigenvektor sieht also folgend aus:
>  [mm]Ev=t\vektor{\bruch{1}{2} \\ 2 \\ 1}[/mm] = [mm]Ev=t\vektor{1 \\ 4 \\ 2}[/mm]

Nein, es ergibt sich ein anderer Eigenvektor!

Rechne nochmal nach.

Dann fehlt noch ein Eigenvektor zum Eigenwert [mm] $\lambda=0$ [/mm]

Die 3 Eigenvektoren packst du dann als Spalten in eine Matrix und invertierst sie dann.

Dann hast du die transformierende Matrix und ihre Inverse ...

>  
> Ok aber wie ist das mit dieser Matrix?
>  Blicke da nicht ganz durch...
>  Danke
>  Lg
>  

Gruß

schachuzipus


Bezug
                
Bezug
Basis Eigenvektorraum + Matrix: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 18:53 Mo 07.03.2011
Autor: rawberrie

Ok
hab das ausgebessert, danke für den Hinweis!

Hab jetzt folgende Eigenvektoren:
für EW=-2
[mm] Ev=t*\vektor{-1 \\ 1 \\ 1} [/mm]
für EW=4
[mm] Ev=t*\vektor{1 \\ 2 \\ 1} [/mm]
für EW=0
[mm] Ev=t*\vektor{1\\ 0 \\ 1} [/mm]

Gut wenn ich die dann in eine Matrix packe sieht das folgend aus:
[mm] T=\pmat{ -1 & 1 & 1 \\ 1 & 2 & 0 \\ 1 & 1 & 1 } [/mm]

Und [mm] T^{-1} [/mm] = [mm] \bruch{1}{detT} [/mm] * [mm] \pmat{ 2& 0 & -2 \\ -1 & -2 & 1 \\ -1 & 2 & -3 } [/mm]
wobei detT=-4 ist...
und jetzt?

Bezug
                        
Bezug
Basis Eigenvektorraum + Matrix: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 19:21 Mo 07.03.2011
Autor: MathePower

Hallo rawberrie,

> Ok
>  hab das ausgebessert, danke für den Hinweis!
>  
> Hab jetzt folgende Eigenvektoren:
>  für EW=-2
>  [mm]Ev=t*\vektor{-1 \\ 1 \\ 1}[/mm]
>  für EW=4
>  [mm]Ev=t*\vektor{1 \\ 2 \\ 1}[/mm]


Dieser Eigenvektor stimmt nicht.

[mm]Ev=t*\vektor{\red{1} \\ \red{2} \\ 1}[/mm]


>  für EW=0
>  [mm]Ev=t*\vektor{1\\ 0 \\ 1}[/mm]
>  
> Gut wenn ich die dann in eine Matrix packe sieht das
> folgend aus:
>  [mm]T=\pmat{ -1 & 1 & 1 \\ 1 & 2 & 0 \\ 1 & 1 & 1 }[/mm]
>  
> Und [mm]T^{-1}[/mm] = [mm]\bruch{1}{detT}[/mm] * [mm]\pmat{ 2& 0 & -2 \\ -1 & -2 & 1 \\ -1 & 2 & -3 }[/mm]
>  
> wobei detT=-4 ist...
>  und jetzt?


Berechne dann [mm]T^{-1}AT[/mm]


Gruss
MathePower

Bezug
                                
Bezug
Basis Eigenvektorraum + Matrix: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 15:07 Mi 09.03.2011
Autor: rawberrie

Ok habe die eine Basis jetzt noch auf [mm] t*\vektor{-1 \\ -2\\ 1} [/mm]
ausgebessert.
Gibt es jetzt eine bestimmte Reihenfolge wie ich die Basen der Eigenvektorräume in die Matrix eintragen muss?
Denn ich bekommen ja immer ein anderes Ergebnis für die Diagonalmatrix wenn ich die Spalten in T verschieden eintrage oder?
Danke

Bezug
                                        
Bezug
Basis Eigenvektorraum + Matrix: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 15:18 Mi 09.03.2011
Autor: kamaleonti

Hallo rawberry,
> Ok habe die eine Basis jetzt noch auf [mm]t*\vektor{-1 \\ -2\\ 1}[/mm]
>  
> ausgebessert. [ok]
>  Gibt es jetzt eine bestimmte Reihenfolge wie ich die Basen
> der Eigenvektorräume in die Matrix eintragen muss?
>  Denn ich bekommen ja immer ein anderes Ergebnis für die
> Diagonalmatrix wenn ich die Spalten in T verschieden
> eintrage oder?

Das ist richtig. Der i. Hauptdiagonaleneintrag [mm] D_{ii} [/mm] der Diagonalmatrix D ist der Eigenwert zum Eigenvektor in der i. Spalte der diagonalisierenden Matrix T.
Die Reihenfolge, wie du die Eigenvektoren in die Matrix T packst, ist egal. Es kommt eben möglichweise eine andere Diagonalmatrix raus.

>  Dank

LG

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