שינויים

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

אלגוריתם ללכסון מטריצה

נוספו 1,061 בתים, 09:32, 21 באוקטובר 2012
תהי נתונה מטריצה <math>A</math>. נרצה לדעת לבדוק האם היא לכסינה ומהי המטריצה המלכסנת שלה, ואם כן - למצוא מטריצה שמלכסנת אותה.
===מציאת פולינום אופייני===
<math>f_Ap_A(x):=\left|xI-A\right|</math>.
===מציאות ערכים עצמיים מציאת הערכים העצמיים של המטריצהוריבויים האלגברי===x הינו ע"ע <math>\lambda</math> ערך עצמי של <math>A </math> אם ורק אם x הינו שורש של הפולינום האופייני של A<math>p_A(\lambda)=0</math>.
===מציאת מרחבים עצמיים לכל שורש <math>\lambda</math> של הערכים העצמיים==<math>p_A(x)</math>, נוציא מהפולינום גורם <math>(x-\lambda)</math>,עד שנגיע למצב<math>p_A(x)=(x-\lambda_1)^{r_1}\cdots(x-\lambda_k)^{r_k}</math>.
המרחב העצמי של ע"ע x מוגדר להיות:::<math>V_x:=\{v|Av=xv\}</math>'''אם נותר בפולינום גורם שאינו מתפרק לגורמים לינאריים כאלה, אז המטריצה אינה לכסינה''' ואפשר לעצור כאן.
<math>\lambda_1,\dots,\lambda_k</math> הם הערכים העצמיים השונים של <math>A</math>,
ו
<math>r_1,\dots,r_k</math>
הם הריבויים האלגבריים שלהם, בהתאמה.
קל להוכיח כי <math>V_x=N(A-xI)</math>. במילים, המרחב העצמי של ע"ע הוא אוסף הפתרונות של המערכת ההומוגנית המתאימה למטריצה A-xI.==מציאת בסיסים למרחבים העצמיים===
לכל ערך עצמי <math>\lambda</math> של <math>A</math>, מחשבים את המרחב העצמי
<math>V_\lambda:=\left\{v\in \mathbb{F}^n : Av=\lambda v\right\}=N(A-\lambda I)</math>,
אוסף הפתרונות של המערכת ההומוגנית המתאימה למטריצה <math>A-\lambda I</math>.
*מומלץ להיזכר ב[[88-112 לינארית 1 תיכוניסטים קיץ תשעאמוצאים בסיס עבור מרחב זה. אם בבסיס יש פחות איברים מהריבוי האלגברי של <math>\lambda</מערך תרגול/7|מציאת בסיס למרחב האפס]]math>,אז '''המטריצה אינה לכסינה''' ולא צריך להמשיך.
===מציאת בסיסים למרחבים כל עוד יש מספיק וקטורים כמו בריבוי האלגברי, ממשיכים הלאה לערכים העצמיים===הבאים. ידוע מלינארית *תזכורת למעוניינים: [[88-112 לינארית 1 כי תיכוניסטים קיץ תשעא/מערך תרגול/7|מציאת בסיס למרחב האפס מורכב מהפתרונות הפונדומנטליים של המערכת ההומוגנית]]
===בדיקה האם המטריצה לכסינה, ואם כן מציאת המטריצה המלכסנת===
אם סכום האיברים מהבסיסים של המרחבים העצמיים שווה למימד המרחב כולוהגענו עד שלב זה, אזי המטריצה מובטח שהמטריצה לכסינה , והמטריצה המלכסנת <math>P </math> היא המטריצה שעמודותיה הם הוקטורים מהבסיסים הנ"להעצמיים בבסיסים שמצאנו.כלומר, המטריצה <math>D:=P^{-1}AP</math> היא מטריצה אלכסונית.  בעמודה <math>i</math> של המטריצה <math>D</math> יופיע הערך העצמי המתאים לוקטור העצמי ששמנו בעמודה <math>i</math> של <math>P</math>
אחרת, המטריצה אינה לכסינה==דוגמאות==