• 締切済み

固有値に関する問題

固有値に関する問題ですが、    |2 -1 0| A=|5 -3 -1|    |-3 2 1| という行列に対して、線型写像fをf:R^3→R^3、f(x)=Ax(xはR^3の元)とします。 (1)Aの固有値、固有ベクトルは? (2)R^3の部分空間f(f(R^3)の基底は? という問題なのですが、(1)に対しては、固有値をλとすると、   固有多項式 : λ^3=0  固有値 : λ=0   固有ベクトル : t(-1 -2 1) となると思います。しかし、固有ベクトルが1つしか求めることがでず、対角化できません。この場合(2)の問題に対して、(1)の問題は関連性はないのでしょうか?そんなわけがないと思い、いろいろ考えてはいるのですが、いまいち問題の意図するところがつかめません。どなたかアドバイスをいただけないでしょうか?

みんなの回答

  • drdevil
  • ベストアンサー率37% (3/8)
回答No.1

具体的に f(R^3) や f(f(R^3)) が R^3 の中でどういう部分集合 (部分空間) になるか計算して確かめてください.特にその次元に着目です.私見ではいい問題だと思います.

umakayui
質問者

お礼

お返事ありがとうございます。単純に基本変形を施して、 f(R^3) と f(f(R^3)) の基底を計算してみました。 ) f(f(R^3)) の場合   t(1 0 1) )f(R^3)の場合    t(-1 -2 1) となり、ともに次元は1となりますが、これは、(1)の問題で固有値が1つしかないということに関係しているのでしょうか?察しが悪くて申し訳ないのですが、ご教授いただけますでしょうか?

関連するQ&A

  • 行列空間と固有ベクトル

    簡単な問題なのかもしれないのですが,何度解いてもわかりません>< 3次元正方行列全体のなすベクトル空間をVとする。 行列A=((2 0 0)^t (0 -1 0)^t (0 0 -1)^t)として 線型写像f:V→Vをf(X)=AX-XA (X∈V)と定義する。 (1) E_13=((0 0 0)^t (0 0 0)^t (1 0 0)^t)   が固有ベクトルであることを示せ。 (3) 線型写像fに関して,固有値と対応する固有空間を全て求めよ。 という問題で,(1)を解いて,固有値の1つが3となったのですが,(3)で AX-XA=λXとして固有値を求めると,λ=0,±√3となってしまいます。。。 どなたか解説お願いします。

  • 行列の固有値・固有ベクトルの問題です

    こんにちは。 固有値、固有ベクトル(空間)の問題で分からない所があるので、教えていただきたいです。 問題は 次の線形変換T:R[x]2 → R[x]2 に対して固有値と各固有値についての固有空間を求めろ。 (1)T(f(x)) = f(1-x) (2)T(f(x)) = f(2x) +f ’(x) (1)について R[x]2の標準基{1,x,x^2}は線形変換Tでそれぞれ T(1) = 1 T(x) = 1-x T(x^2) = 1-2x-x^2 となるため、表現行列Aは A=[1 1 1; 0 -1 -2; 0 0 -1] (;ごとに行を区切って書いています) これの固有多項式を解くと、λ=-1,1 λ=-1の場合は固有空間を求めることが出来たのですが、 λ=1のとき、[E-A]の行列を簡約化すると [0 1 0; 0 0 1; 0 0 0] となり、ここからどうすればいいのかが分かりません。 (答えはc1+c2(-x+x^2)となります。) また、(2)の方も同様に行うと、 表現行列Aは A=[1 1 0; 0 2 2; 0 0 4] となり、固有値がλ=1,2,4となります。 λ=2,4の場合は自力で出来たのですが、λ=1のときに、(1)でつまずいた行列と全く同じ形になり、こちらもどうすればいいのか分かりません。  (答えはcとなります。) 長くなってしまい申し訳ないです。 どうぞ、よろしくお願いします。

  • いい参考書や問題集があったら教えてください!

     僕は、とある大学の2年生で、幾何学(線型代数学)を勉強してますが、分からなくて困っています!(前期試験は、全然できませんでした。)教科書だけではまったく分からないので問題がたくさん載っていて、しかもその問題の答えが正確に分かりやすくのっている参考書や問題集があったら教えて下さい。もちろんその範囲の定義や理論などもわかりやすく丁寧に書かれているものがいいです!  あと前期試験では、このような問題がでました。  (ex)VはR上の線型空間、Vにa,b,cは含まれるとする。このときa+b,b+c,c+aが1次独立ならばa,b,cも1次独立であることを示しなさい。 上記の問題以外にも線型空間や基底変換などが条件として問題の中に出てくる正則行列であることを示す問題や、部分空間が問題の中に出てきて、そのときの一組の基底を求める問題や、線型空間や線型変換、部分空間などが問題のなかに条件として出てくる直和の問題や表現行列の問題や、線型写像の次元の中の線型写像の核や像の問題がでました。  後期からは、1.線型写像の次元の中の階数、退化次数、双対基。2.計量線形空間(ユークリッド空間、ユニタリ空間、大きさ、ノルム、正規直交系、正規直交基底、直交補空間、グラム行列、ユニタリ変換、随伴変換、エルミート変換、折り返し)3.固有値と固有値ベクトル(固有値、固有ベクトル、固有空間、固有多項式、固有方程式、特性方程式、相似、行列の対角化、対角化可能、実対称行列の対角化、エルミート行列の対角化、行列の三角化、三角化可能、ケーリー・ハミルトンの定理とフロベニウスの定理)、4.2次形式とエルミート形式(実2次形式、実2次形式の標準形、係数行列、シルベスターの慣性法則、2次形式の符号、エルミート形式の標準化、係数行列、エルミート形式の符号)の所をやります。どうかいい参考書をこの私に紹介してください。

  • 固有の量とは何ですか?

    K上の有限次元線形空間Vに対して、写像f:V→Vは線形写像。 Vの基底εに対する、fの表現行列をAと表すとき、 (1)det(A) (2)Tr(A) (3)rank(A) が基底εのとり方によらず定まるということを線形変換fの固有の量 であるとのことなのですが、いまいち固有の量というものがイメージ できません固有の量とはなんなのでしょうか。 そして、なぜとり方にやらないのでしょうか?

  • 線形代数の問題です!

    以下の問題、わかる方解答お願いします。 1.Q上の線形空間Q(√3)の基底として、1、√3を取る。ωを1の原始3乗根のうち虚部が正であるもの ω=(-1+√-3)/2 とするとき、ω倍する写像の、この基底に関する行列表示を求めよ。 2.R^2上の直線l:y=√3xに関する折り返しが与える線形写像をfとする。 (1)R^2の標準基底に関するfの行列表示を求めよ。 (2)R^2の基底    x=(√3 -1)、 y=(1 √3)   に関するfの行列表示を求めよ。 よろしくお願いします。

  • 固有ベクトルと基底

    まず行列Aの固有値を求めてから、次に「Aの各固有値に属する固有空間の基底を求めよ」という問題で悩んでいます。 ここでの「各固有値に属する固有空間の基底」とは、固有ベクトルのことですか?よって各固有値における固有ベクトルを示せば良いのですか。 それとも、その固有ベクトルを列成分にもつ行列Pのことですか。 すみませんが、教えて下さい。

  • 線形代数の問題

    こんにちは、お世話になります。以下の2問についてですが 1. π_nをn次多項式空間とし、f:π_n→π_nとする,f(p)=p-∫p(0→1)は一次写像ならば、fの核と像を求めよ。また、fは同型写像であるか。基底{1,x^2,x^3,…,x^n}に対して、fを表す行列A_fを求めよ。  核は、定数とすぐにわかるのですが、像の求め方、また同型写像であるか否かと行列の求め方がわかりません。 2.Aが(m,n)行列、b∈R^m∩Im(A)のとき、Ax=bの解全体 がアフィン部分空間を成すことを示せ。 2については何をどうすればいいのか、検討もつきません。 どなたかわかりやすくご指導いただけると幸いです。 よろしくお願いします。m(__)m

  • 固有値の求める順番?

    3×3行列Aについて A= |0 1 1| |1 0 1| |1 1 0| を対角化せよという問題で まず Φa(t)= |-t 1 1| |1 -t 1| |1 1 -t| より固有値はλ=-1(重解),2 となります。 このあとなのですが、固有ベクトルを求めるときにどちらから先に求めればいいのでしょうか? 実は先にλ=-1の固有ベクトルを求めると A+E= |-1 1 1| |1 -1 1| |1 1 1| = |1 1 1| |0 0 0| |0 0 0| α,β(≠0)として x=αt[-1 1 0] + βt[-1 0 1](tは転置行列を表しています。) 同様にλ=2のときにはγ(≠0)として x=γt[1 1 1] 以上から固有空間は V(-1) = {αt[-1 1 0]}+{βt[-1 0 1]} V(2) = {γt[1 1 1]} dimV(-1) + dimV(2) = 3であるから対角化可能で 固有ベクトルを列にもつ行列をPとして P= |-1 -1 1| |1 0 1| |0 1 1| しかし答えには先に固有値λ=2の固有ベクトル先に求めて x = αt[1 1 1] x = βt[-1 1 0] + γt[-1 0 1] として対角化を P= |1 -1 -1| |1 1 0| |1 0 1| となっているのですが、自分の求めた方法では答えは間違っているのでしょうか? 固有空間から対角化するプロセスが間違っているのでしょうか?

  • 表現行列

    Vを実数に係数を持つ2次以下の多項式全体が成すベクトル空間とする。すなわち、 V={a+bx+c*x^2|a、b、c∈R} である。tを0≦t なる定数とし、線形変換T :V→V を T(f(x))=f(1+tx)により定義する。 Vの基底1、x、x^2に関するTの表現行列を求めよ。 という問題があります。一般に、、、、 【線形写像f:R^n→R^mに対して、(m,n)型の行列Aがただひとつ定まり、 x'=f(x)=Axと表せる。(x∈R^n, x'∈R^m) この行列Aを、線形写像fの表現行列という。】 表現行列はこのように定義されていますから、この問題の場合 t^(T(1),T(x),T(x^2))= (1,0,0) (1,t,0) (1,2t,t^2) * t^(1,x,x^2) となるため、求める表現行列Aは (1,0,0) (1,t,0) (1,2t,t^2) となるかと思っていたのですが、解答には、これを転置した行列が書いてありました。 (1,1,1) (0,t,2t) (0,0,t^2) となっていました。 なぜこうなるのか理屈が分からないのですみませんが教えてください。

  • 線形代数の行列に関する問題です。

    線形代数の行列に関する問題です。     {{0 a 3}, 行列 A = {0 0 4},  (a は定数)      {3 4 0}} この行列は5を固有値に持つとする。 1.定数a の値を求めよ。 2.A の固有値を全て求め、A の各固有空間λ に対する固有空間        Wλ = {x ∈ R^3 : Ax = λx}   の規定と次元dim Wλを求めよ。 3.B = P^{-1}AP が対角行列となるような3次正則行列Pおよび対角行列Bを1組求めよ。 受験勉強が間に合っておらずあたふたしています。 基礎は押さえているので、答えの導出方法、考え方をご教授していただけると助かります。 どうかよろしくお願い致します。