• ベストアンサー

固有値と位置ベクトル

行列A(画像参照)の固有値とそれに対する固有ベクトルを求めよ という問題があるのですが、固有値を-1,4と算出したあと、固有ベクトルを(x,y)とおきます。ここまではわかります。 ここから、固有値が4の時、(A-kE)うんぬんを計算して、2x-3y=0から、*(画像参照)のようになる、とかいてあるのですが、いきなりtが出てきて、なにこれ?っていう状態です。任意の数なのは分かっているのですが、どうやって導出したのかがわかりません。x=tとおいてyを導出し、分数をなくす、という考え方でいいのでしょうか?

  • ghfjri
  • お礼率92% (372/403)

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
noname#163415
noname#163415
回答No.2

その考え方でそうなりますし 分数を含んだままの表示でも問題ありません。 ただ固有ベクトルの集まり(直線2x-3y=0?)を1つのパラメータtで表示したいだけだろうから。

ghfjri
質問者

お礼

回答ありがとうございます

その他の回答 (2)

  • alice_44
  • ベストアンサー率44% (2109/4759)
回答No.3

固有ベクトルのスカラー倍は、 同じ固有値の固有ベクトルです。 だから、固有値 4 の固有ベクトルは、 2x=3y から x:y=3:2 としても良いし、 x=1 を代入して (x,y)=(1,2/3) としても良い。 そうして得られたベクトルに、後で 0 以外で任意のスカラーを掛けて構わないのです。

ghfjri
質問者

お礼

回答ありがとうございます。

回答No.1

2x-3y=0⇔2x=3yの両辺を6で割って x/3=y/2 この比の値をtとおくと x=3t,y=2t となります.

ghfjri
質問者

お礼

回答ありがとうございます

関連するQ&A

  • 3×3行列の固有値と固有ベクトル

    以下の行列Aの固有ベクトルを求めようとしているのですが,解を見つけられないでいます. 2 1 0 1 2 0 0 0 -2 計算を進めた結果,固有値λは3,1,-2となり,λ=3,1に対応する固有ベクトルはそれぞれ[1,1,0]t,[1,-1,0]tとなったのですが,λ=-2の場合で求めた固有ベクトル[1,1,k]t(kは任意の実数)がAx=λxに対応しない値になってしまいます.私の計算に何か問題があるのでしょうか? また,行列Aは対称行列なのでそれぞれの固有ベクトルの内積は0になると思うのですが,固有ベクトルの値が得られないことと何か関係があるのでしょうか? 回答よろしくお願いします.

  • 固有ベクトルの求め方

    わかりずらい行列の表現ですいません。 左から第一行第一列 第一行第二列  , で区切って第二行と書いていきます。 行列A[3 4,1 2]の固有値と固有ベクトルを求めるのですが、 行列式|3-λ 4, 2 1-λ|=(3-λ) (1-λ)-8=λ^2-4λ-5=(λ-5)(λ+1)より、λ=5,-1となるのは、理解できたのですが、λ=-1のとき連立方程式 (3-(-1))x+4y=0, 2x+(1-(-1))y=0 整理して4x+4y=0,2x+2y=0 ここからxとyの比を求めるとき、c は0以外の任意の定数として、x=cとおくとy=-c,y=cとおくとx=-cとなり固有ベクトルは、c(1,-1)かc(-1,1)のどちらになるでしょうか、xとyの比の求め方から訂正お願いします。

  • 固有値と固有ベクトル

    |1 -1| 2×2行列式A =| | |4 -3| の固有値と固有ベクトルを求めよという問題なのですが、 まず 与式=|1-t -1|    |4 -3-t| サラスの方法で (1-t)(-3-t) - (-1)・4 =t^2 + 2t 1 =(t+1)^2 となるので固有値をλ1,λ2として、 λ1=-1,λ2=-1 ここまではできたのですが、固有ベクトルを求める方法ができなくてこまってます。 一応教科書の例題に沿ってやると、 固有値λ1=λ2=-1より、求めるベクトルをx=t[x1,x2]とすると A=|1-(-1) -1 | |4 -3-(-1)| =|2 -1| |4 -2| よって 2x1-x2 = 0 4x1-2x2 = 0 この二つは同一方程式より、x1 = 2x2 任意の定数αをもちいてx1 = αとすれば、 x = αt[1,2] しかし、答えには、 x1 = αt[1,2] x2 = βt[1,2] + αt[0,-1] とありました。 参考にしたページなんかを載せてくれるとありがたいです。

  • 固有ベクトル求め方

    3×3行列 A= [ 7 2 2 ] [-6 -1 -6 ] [ 2 2 7 ] を対角化できるかどうか判定しなさい。 対角化できれば、対角化する行列P を1つ求めて、実際にP^(-1)AP を計算して対角化して下さい。 という問題の解法について、いまいちわからないことがあるので、質問します。 解法 まず固有値を求めます。 固有多項式は、Ψ(λ)=(λ-3)(λ-5)^2 で、λ=3、λ=5(重根)となります。 重根の場合、対角化できるか調べるために、 B=A-5Eとして、Bの階数(rank) を調べます。 B= [2 2 2] [-6 -6 -6] [2 2 2] となり、rank=1 よって、重根でも対角化できる、と結論づけて大丈夫なのででょうか? 別な判定方法として、最小多項式を求めて、これが重根ではなかったら「対角化できる」という判定方法があると思います。実際にこの問題の場合は、 (A-3E)(A-5E)=0となり、 最小多項式ψ(λ)=(λ-3)(λ-5)で重根を持ちません。 この判定方法は、前者の方法と「同値」なのでしょうか。同値であれば、その数学的理由を教えて下さい。 次に実際に固有ベクトルを求める過程での質問です。 λ=3についての固有ベクトルpは、 (A-3E)p=0 より [1] [-3] [1] と容易に求めることができます。 重根のλ=5に対する固有ベクトルの求め方について。 (A-5E)p=0 pの固有ベクトルの成分をxyzとします。 x+y+z=0となります。つまりrank=1となります。この式を満たす一次独立なベクトルを2つ見つけます。 x+y+z=0を満たす適当な数字を考えて x,y,z)=(1,1,-2)と(1,0,-1) としました。よってP= [1 1 1] [-3 1 0] [1 -2 -1] としました。そしたら、対角化できました。 しかし、一般的な解法(演習問題の解法)は、 x+y+z=0 より、x=-y-zなので、 s、tを媒介変数として、 x=-s-t y=s z=t より、 (x,y,z)=s(-1,1,0)+t(-1,0,1)と書けるので、 このλ=5に対する独立した固有ベクトルは、(-1,1,0)と(-1,0,1) である。 以上より、対角化する行列P= [1 -1 -1] [-3 1 0] [1 0 1 ] P^(-1)AP= [3 0 0] [0 5 0] [0 0 5] と対角化する、という方法をとります。わざわざ媒介変数stを使ってやるのは何故でしょうか。また、2つの固有ベクトルを直交するようにとってみました。 P= [1 1 1] [-3 -1 1] [1 0 -2] として計算したも対角化できました。結局、x+y+z=0を満たす独立なベクトルだったら、本当に何でもいいということですか?

  • 固有ベクトル

    次の行列の正規化させた固有ベクトルを求めたいのですが、行き詰ってます。 (0 2 0) (2 0 2) (0 2 0) 固有値を求めると、λ=0、-2、2でした。 λ=0の時を考えると、 (0 2 0) (2 0 2) (0 2 0) 2y=0 2x+2z=0 λ=2の時を考えると (-2 2 0) (2 -2 2) (0  2 -2) -2x+2y=0 2x -2y +2z=0 2y -2z=0 λ=-2の時を考えると (2 2 0) (2 2 2) (0 2 2) 2x+2y=0 2x+2y+2z=0 2y +2z=0 となります。ここまではできるのですが、ここからどのように展開していけばよいのかわかりません。3×3の正方行列の固有ベクトルの求め方って、何かコツとかあるのでしょうか?お願いします。

  • 固有ベクトルを求める問題

    行列A ( 2 0 0 )    ( 1 3 1 )    ( 0 0 2 ) の固有値と固有ベクトルを求める問題です。 ↓のように解いていきました。 Ax(ベクトルx)=λx(ベクトルx)より |A-λE|=|2-λ 0 0 |     |1 3-λ 1 |    |0 0 2-λ|         =|2-λ 0 0 |     |0 3-λ 1 |    |0 0 2-λ|   =(2-λ)^2(3-λ) =0 ∴λ=2,3 ここまでは、解けたのですが、 λ=2の時の、固有ベクトルを求めようとして、困りました。 λ=2の時 (A-λE)x(ベクトルx) ( 0 0 0 )(x) (0) =( 1 1 1 )(y)=(0) ( 0 0 0 )(z) (0) x+y+z=0 のようになり、方程式が1本しかつくれません。 x:y:zはどうやったらわかりますか? 固有ベクトルを求たいのですが、わかりません。 ちなみに答えは ( 1) ( 0) c1( 0)+ c2( 1) (-1) (-1) でした。 何でこうなるのか教えてください。

  • 固有ベクトルに関する問題です教えてください!!

    はじめまして。 行列Aは固有ベクトルx,yをもちxの固有値は3、yに対する固有値1の場合 A^3(x+2y)はx,yの1次結合としてどのように表されるか知りたいのですがどうすればいいでしょうか?学校の図書館で調べたのですがよくわかりませんでした。ぜひ教えてくださいお願いします。

  • 固有値、固有ベクトル

    いつもお世話になっています。固有値問題がわかりません。 Ax=λx λ:固有値 x:固有ベクトル としたとき ・A^-1 ・A^2 ・A+A^2 の固有値、固有ベクトルの求め方が分かりません。 Aがどんな行列か与えられてないのでどう解けばいいかわかりません。 教えてください。お願いします。

  • 固有ベクトルの求め方について

    数学の線形代数の問題で行き詰ってしまいました。 ご教授お願い致します。 3×3の行列 A= |3 2 4| |2 0 2| |4 2 3| の固有ベクトルを求める問題なのですが、 固有値は λ=-1,8 となました。 そこで、λ=-1に属する固有ベクトルを求めようとしているのですが、 その固有ベクトルが 2x + y + 2z =0 という式から得られるようです。 ここまでは理解できるのですが、 ここからどのようにして2つの固有ベクトル | 0 |    | 1 | | 2 |    | 0 | |-1 |   |-1 | を求めているのか、分かりません。 分かりにくい表現で申し訳ありませんが、ご存知の方がおられましたら よろしくお願い致します。

  • 固有ベクトルについて

    行列 A = -1 2        1 0 の固有値がλ=1,-2 の時,右固有ベクトルと左固有ベクトルはどうなるのでしょうか?また,任意定数の定め方はどうすればいいのでしょうか.