行列で悩んでいます!

このQ&Aのポイント
  • 行列Pに対して最大固有値に対する長さ1の固有ベクトルxを求める問題です。
  • また、行列Pに対してP'y = λy かつ x'y = 1 を満たすベクトルyを求める問題もあります。
  • 質問者が求めたベクトルxとベクトルyの値が適切かどうか疑問に思っています。
回答を見る
  • ベストアンサー

行列で悩んでいます!

0<p,q p+q=1という条件下で P=| p 1-p |    | 1-q q | という行列Pに対して   行列Pの固有値はλ=0,1と算出できました。 最大固有値に対する長さ1の固有ベクトルxを求めよ。 という問題の『最大固有値』というのはλ=0,1の大きい方の1ということでいいのでしょうか?また、その結果計算して   | x | = √1/2 | 1 |   | y |       | 1 | という答えを出しました。 最後に P'y = λy かつ x'y = 1 を満たすベクトルyを求めよ(『'』は転置、λはもう一つの固有値)という問題ですが、『λはもう一つの固有値というのは最初に求めたλ=0,1と先ほど使った最大固有値λ=1以外のλ=0で計算するということでしょうか? とりあえず  y=| A |   | B | とおいて x=1/√2 | 1 |      | 1 | ですが転置すると x'=1√2 | 1 1 | P'y = λyより  pA+(1-q)B=0 (1-p)A+qB=0 ←ここが不安です。やはりもう一つの固有値λというのは0でいいのでしょうか、、、。 これを解いてp=q=1/2となりここでx'y=1を使っても答えがでません。 質問が多くてすみません。何かいい解き方はないでしょうか? また、解答がないので私の解いた問題の間違いなどございましたらご指摘いただけますでしょうか? よろしくお願いいたします。

noname#48285
noname#48285

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • kony0
  • ベストアンサー率36% (175/474)
回答No.2

仮にyを「“λ=1に対する”P'の右固有ベクトル」とするならば、y=c(p,1-p)'ですので、x'y=1を満たすベクトルyは、√2(p,1-p)'となるものと思われますが・・・ 「λはもう1つの固有値」の真意は解りかねます。 なお、固有値が0,1の2つというのは正しいです。

その他の回答 (1)

  • kony0
  • ベストアンサー率36% (175/474)
回答No.1

P'の固有値λ=0に対する固有ベクトルはy=c(1,-1)'であり、x'y=0となってしまうように思われるのですが…

noname#48285
質問者

補足

早速のご指摘ありがとうございます。 kony0さんのおっしゃる通りでλ=0で考えるとうまくいかないのです。 λを算出する課程は (p-λ)(q-λ)-(1-q)(1-p)=0 pq-pλ-λq+λ*2-(1-p-q+pq)=0 λ*2-(p+q)λ+pq-1+p+q-pq=0 ここでp+q=1より λ*2-λ=0 λ(λ-1)=0 λ=0,1   と出したのですが間違っているでしょうか?

関連するQ&A

  • 行列の質問です

    0<p,q p+q=1という条件下で P=| p 1-p | | 1-p q | という行列Pに対して   行列Pの固有値はλ=0,1と算出できました。 最大固有値に対する長さ1の固有ベクトルxを求めよ。 という問題の『最大固有値』というのはλ=0,1の大きい方の1ということでいいのでしょうか?また、その結果計算して x=t≠0として   | x | = t | 1 |  | y |   | 1 | という答えを出しました。 自分は『長さ1の固有ベクトル』というところが気になってt=1でいいのか悩みました。 最後に A'y = λy かつ x'y = 1 を満たすベクトルyを求めよ(『'』は転置、λはもう一つの固有値)という問題ですが、『λはもう一つの固有値というのは最初に求めたλ=0,1と先ほど使った最大固有値λ=1以外のλ=0で計算するということでしょうか?転置等理解していますが計算がおかしくなってしまいます。 質問が多くてすみません。最後の問題は何かいい解き方はないでしょうか? また、解答がないので私の解いた問題の間違いなどございましたらご指摘いただけますでしょうか? よろしくお願いいたします。

  • 行列の問題を教えてください。

    行列の問題で解けなくて困っています. よろしければ教えていただけないでしょうか。 行列に関係する以下の問い(1)~(4)に答えよ。 (1)2行2列の行列をAとする。さらにその固有値をλ1,λ2(λ1≠λ2)とし、それぞれに付随する固有ベクトルを(x1,y1)と(x2,y2)とする。 P≡ |x1 x2| |y1 y2| と置くと、固有値と固有ベクトルの定義から AP=P|λ1 0| |0 λ2| と書ける。ここから、 A=P|λ1 0|P^-1 | 0 λ2| および A^n=P|λ1 0|^nP^-1 |0 λ2| となることを示せ。ここでP^-1はPの逆行列、nは正の整数、A^nは行列Aのn乗を示す。 (2)固有値が1と-1である2行2列の行列Bがある。この行列のn乗B^nを求めよ。さらにその逆行列(B^n)^-1を求めよ。B^nと(B^n)^-1の両方において、nが偶数と奇数で答えが異なるので、両者を区別して答えを示せ。必要なら2つの正則な正方行列B1、B2の積の逆行列が (B1B2)^-1=B2^-1B1^-1 となることを使え。 (3)固有値が1と-1で、それぞれに付随する固有ベクトルが(2,1)と(1,1)である2行2列の行列Cを求めよ。 (4)xとyを未知数とする次の連立方程式 |3 -4|^21 |x| =|10| |2 -3| |y| |7| を解け。ここで |3 -4|^21 |2 -3| は行列 |3 -4| |2 -3| の21乗を表す。 という問題です。 計算過程、解答のほうをどうかよろしくお願いいたします。

  • 行列P

    行列A 3 4 5 4 についての問題を解いていたんですが、 分からなくなったので質問します。 まず固有値、固有ベクトルを求めよとなっていて 固有値 8  固有ベクトルは 4 5 固有値 -1 固有ベクトル -1 1 となりました。 それで次の問題で、(P^-1)APが対角行列となるような行列Pを求めよ となっていて P 4 -1 5 1 としました。 p -1 4 1 5 でも同じなんでしょうか?教えてください。 あと、続きで、X^3=Aとなる行列Xを一つみつけよ。 となっているんですが、 2 0 0 -1 と計算したらなりました。あっているでしょうか? 行列Pの順番をかえるとこの答えも変わってくるのですが…

  • 行列の固有値と対角化

    次の行列Aの固有値と固有ベクトルを求め、正則行列Pをもとめよ。 A=  0  1 -2 -3 で|A-λE|= -λ   1 -2 -3-λ より -λ(-3-λ)+2=3λ+(λ^2)+2 =(λ+1)(λ+2) よってλ=-1、-2 λ=-1に属する固有ベクトルは y=-xより(x、y)=α(1、-1) λ=-21に属する固有ベクトルは y=-2xより(x、y)=β(1、-2) これより正則行列Pは  1  1 -1 -2 になると思ったのですが、答えを見ると  1 -1 -1  2 とありました。どうしてでしょうか?

  • ジョルダン標準形をつくりたいのですが・・・

    次の3X3行列Aのジョルダン標準形を求めたいのですが、固有空間を求める段階でわからなくなっています。   (-1  1  0) A=( 0 -1  4)   ( 1  0 -4) 固有値は0、-3となり、次元は両方1次元。    固有値0の固有空間は、aを任意定数として  a( 1 1 1/4)   (←の行列は転置です)  固有値ー3の固有空間は、bを任意定数として  b( 1 -2  1)   (←の行列も転置です) ここから先がよくわからない部分なのですが・・・ (ここまででも間違っているかもしれませんので、違って いたら教えてください) 固有ベクトルの具体例を3つ用意するために、固有値ー3に対して、    p{A-(-3)E}=q  ...(★) (Eは単位行列、qはー3の固有ベクトル具体例) を満たすpを求めると、そのpが3つ目の固有ベクトルになる・・・ でいいのでしょうか? 実際、a=1、b=1として(★)を計算して、具体的な固有ベクトルとして、 (0 -1 1)を出しました。  (←の行列は転置) そして、これらのベクトルを列ベクトルにもつ行列Bを考えたとき、 (Bの逆行列)*A*B を計算してもジョルダン標準形になりませんでした。。 ジョルダン標準形はおそらく (-3  1  0) ( 0 -3  0) ( 0  0  0) ではないかと思うのですが、解法がよくわかりません。 誰かご存知の方に教えていただきたいのです。 お願いします。

  • 行列の固有ベクトルの証明について

    はじめまして テスト対策のプリントで出た問題なのですが A,Bがn次行列で、B=QAQ^(-1)を満たすn次正方行列Qが存在するものとするとき、λがAの固有値で、→xがその固有ベクトルであるとする。このとき、λはBの固有値でもあり、→y=Q*→xはその固有ベクトルを示せ。 という問題で、前半の、λはBの固有値でもある、という部分は |B-λE|=|QAQ^(-1)ーλE|=|QAQ(-1)ーQλEQ(-1)|=|Q(A-λE)Q^(-1)|=|Q|*|A-λE|*|Q(-1)|=|A-λE| からわかるんですが、後半の『→y=Q*→x はその固有ベクトルである』 という部分がわかりません。。 どのようにすればいいのでしょうか?? よろしくお願いします

  • 固有ベクトルの逆行列が存在しない?

    行列A= (0,1,1) (1,0,1) (1,1,0) の固有値と固有ベクトルを求める(ただし各固有ベクトルの最大の成分は1となるようにする) 問題なのですが, 固有値λ=-1(重解),2 と求め 固有ベクトルをそれぞれ x=(x1,x2,x3)=(1,-1/2,-1/2),(1,1,1) と求めたのですが, 対角化行列P= (1,1,1) (1,-1/2,-1/2) (1,-1/2,-1/2) の行列式が0になってしまいPの逆行列が存在しないことになってしまいます。 これはどこかで計算ミスをしているのでしょうか? それとも固有ベクトルに逆行列が存在しないことはあるのでしょうか? 自分ではこれ以上見直しても分からないので 教えてくださると助かります。

  • 行列の問題です。

    行列の問題です。 A^tはAの転置行列 R^nの2つのベクトル x^t=(x_1,..,x_n) y^t=(y_1,..,y_n) に対して内積<x,y>を Σ_{i=1~n}x_iy_i で定義する。 Aをn×n実交代行列とする。 Bをすべての固有値が正となる実対称n×n行列とする。 (1)任意のベクトルx∈R^nに対して <Ax,x>=0を示せ。 (2)任意のベクトルx∈R^nに対して <Bx,x>≧0であり、 統合はx=0のときに限ることを示せ。 (3)A+Bは正則行列となることを示せ。 よろしくお願いします。

  • 高校数学の行列です

    A=(a,b,c,d)(行列で順に左上、右上、左下、右下の順)(a,b,c,d∈R),A≠kE(k∈R),A≠Oとする (1)Aの固有値λと固有ベクトル↑xが存在する条件はλが固有方程式λ^2-(a+d)λ+ad-bc=0(1)の解であることを証明せよ (2)(1)が異なる実数の固有値(λ=)α、βをもつとき、それらに対する固有ベクトル (↑x=)↑x1,↑x2は1次独立であることを証明せよ (3)特にb=cのとき、(2)において↑x1⊥↑x2であることを証明せよ (1)はA↑x=λ↑x,↑x≠↑0(⇔A↑x//↑x(広義平行),↑x≠0) ⇔(A-λE)↑x=↑0,↑x≠↑0 ⇔(a-λ,b,c,d-λ)(x,y)=(0,0),(x,y)≠(0,0) ⇔det(A-λE)=(a-λ)(d-λ)-bc=0 ⇔λ^2-(a+d)λ+ad-bc=0 となっていたのですが ⇔(a-λ,b,c,d-λ)(x,y)=(0,0),(x,y)≠(0,0)ここまでは分かりましたが、 この次の⇔det(A-λE)=(a-λ)(d-λ)-bc=0これは何で言えるんですか? (x,y)は0では無いですが、行列って互いに0でなくても掛けたら0になることはありますよね、それに0になったとしてもdetも0になるんですか? (2),(3)は解説を読むと分かって参考のようにして ケーリーハミルトンの定理 A^2-(α+β)A+αβE=Oが成り立つから↑0でない任意の平面ベクトル↑xに対して A(A↑x-β↑x)=α(A↑x-β↑x) A(A↑x-α↑x)=β(A↑x-α↑x) よって(A↑x-β↑x)//↑x1,A(A↑x-α↑x)//↑x2とあったのですが (A↑x-β↑x)//↑x1,A(A↑x-α↑x)//↑x2が何故成り立つのか分かりません その後すなわち行列(A-βE),(A-αE)によって任意のベクトル↑xはそれぞれα、 βの固有ベクトル↑x1,↑x2にへ行くなベクトルに変換されるとあったのですが、これも何の事か良くわからないのですが、詳しい説明をよろしくお願いします (注)として行列Aが固有値α、β(α≠β)と固有ベクトル↑x1,↑x2をもつ場合、平面上の任意のベクトル↑xを↑x1,↑x2に平行なそれぞれのベクトル↑p,↑qに直和分解して↑x=↑p+↑qとする  このとき、行列P=1/(α-β)×(A-βE),Q=1/(β-α)×(A-αE)はそれぞれ↑xを↑x1,↑x2上へ平行射影する1次変換である  すなわち P↑x=↑p,Q↑x=↑q 特に行列Aが対称行列のときP,Qは正射影の行列になるとあるのですが ↑qに直和分解して↑x=↑p+↑qとする までは分かりますが、この後の説明 がさっぱりわかりません、詳しくお願いします

  • 行列(2×2)の計算について

    行列(2×2) (1 4) (1 1) の固有値、固有ベクトルを求めよという問題で、 固有値をaとおいて (1 4) (x) = (ax) (1 1) (y) = (ay) とすると (1-a 4) (x) = (0) (a 1-1)(y) = (0) になり、以下解答がだせるようなのですが、この式変形がよくわからないのですが、 どのように計算すればよいのでしょうか