Как Найти Собственный Вектор Матрицы в Excel • Метод 3 вещание

Матрица линейного оператора. преобразование подобия. собственные значения и собственные векторы линейного оператора. диагонализация матриц

Задание 1. Линейный оператор преобразует векторы , , в векторы , , . Найти матрицу линейного оператора.

Так как , то , а искомая матрица линейного оператора .

Задание 2. Пусть линейный оператор в базисе задан матрицей . Найти матрицу этого линейного оператора в базисе , если матрица является матрицей перехода от базиса к базису .

Решение. Матрицы и линейного оператора , заданного в разных базисах, связаны между собой соотношением . Так как , то

Задание 3. Линейный оператор в базисе задан матрицей . Найти матрицу этого линейного оператора в базисе , если , .

Решение. Связь между матрицами и линейного оператора в разных базисах определяется формулой , где – матрица перехода от базиса к базису .

Задание 4. Линейный оператор в базисе задан матрицей . Найти матрицу этого линейного оператора в базисе , если , .

Решение. Матрицы и связаны между собой соотношением , где – матрица перехода от базиса к базису .

Задание 5. Найти собственные значения и собственные векторы линейного оператора , заданного в некотором базисе матрицей .

Решение. Для нахождения собственных значений линейного оператора составим характеристическое уравнение , т. е. . Раскрывая определитель, получим , т. е. , .

По определению называется собственным вектором линейного оператора , соответствующим собственному значению , если .

Найдём собственные векторы и , соответствующие собственным значениям и .

При получим: , что равносильно такой однородной системе уравнений:

При : , что равносильно однородной системе уравнений

Пусть – базисная переменная, – свободная. Примем , тогда , а следовательно, .

Так как собственные векторы соответствуют различным собственным значениям, то они должны быть линейно независимы. Проверим линейную независимость полученных собственных векторов и .

Составим матрицу . Так как , то собственные векторы и линейно независимы.

Ответ: собственные числа , ; собственные векторы , .

Задание 6. Привести матрицу линейного оператора к диагональному виду.

Решение. Матрица линейного оператора будет диагональной в базисе из собственных векторов, если такой базис существует. Найдём собственные значения и собственные векторы линейного оператора.

Запишем характеристическое уравнение: , т. е. или , откуда получаем , .

При получим: , что соответствует следующей однородной системе уравнений:

Пусть – базисная переменная, – свободная. Полагая , получим .

При : . Соответствующая однородная система уравнений имеет вид:

Откуда . Пусть – базисная переменная, – свободная, примем тогда , а, следовательно, .

Собственные векторы и отвечают различным собственным значениям, поэтому они линейно независимы, т. е. могут составить базис. Матрица линейного оператора в базисе из собственных векторов и имеет диагональный вид: .

Можно проверить полученный результат. Так как , где матрица в случае перехода к базису из собственных векторов и имеет вид , следовательно,

Задание 7. Найти собственные значения и собственные векторы линейного оператора , заданного в некотором базисе матрицей . Построить, если это возможно, базис из собственных векторов и найти матрицу этого линейного оператора в базисе из собственных векторов.

При : , тогда соответствующая однородная система уравнений примет вид:

Пусть и – базисные переменные, – свободная. Полагая , получим .

При : , или, переходя к однородной системе уравнений, получим

При получим: , и однородная система уравнений примет вид:

Пусть и – базисные переменные, – свободная. Тогда если , то . Найденные собственные векторы соответствуют различным собственным значениям, поэтому они линейно независимы, значит, существует базис из собственных векторов. Матрица перехода к такому базису , тогда

Матрица линейного оператора в базисе из собственных векторов имеет вид: .

Ответ: , , ; , , ; матрица линейного оператора в базисе из собственных векторов .

специалист
Мнение эксперта
Витальева Анжела, консультант по работе с офисными программами
Со всеми вопросами обращайтесь ко мне!
Задать вопрос эксперту
Разложение матрицы по ее собственным значениям и собственным векторам дает ценную информацию о свойствах матрицы Определенные матричные вычисления, такие как вычисление мощности матрицы, становятся намного проще, когда мы используем собственное разложение матрицы. Если же вам нужны дополнительные объяснения, обращайтесь ко мне!
Собственное разложение также может быть использовано для вычисления главных компонентов матрицы в методе анализа основных компонентов или PCA, который может использоваться для уменьшения размерности данных в машинном обучении.
Как Найти Собственный Вектор Матрицы в Excel • Метод 3 вещание

Нежное введение в собственные разложения, собственные значения и собственные векторы для машинного обучения

В результате в ячейках K8:K11 появятся значения элементов вектора свободных членов B, рис. 6.2., совпадающие со значениями элементов исходного вектора B –F8:F11, а для любой ячейки диапазона K8:K11 в строке состояний подтверждение выполнения матричной операции .

Умножение и деление матрицы на число в Excel

Способ 1

Рассмотрим матрицу А размерностью 3х4. Умножим эту матрицу на число k. При умножении матрицы на число получается матрица такой же размерности, что и исходная, при этом каждый элемент матрицы А умножается на число k.

Как Найти Собственный Вектор Матрицы в Excel • Метод 3 вещание

Примечание: адрес ячейки H4 вводим как абсолютную ссылку, чтобы при копировании формулы ссылка не менялась.

Как Найти Собственный Вектор Матрицы в Excel • Метод 3 вещание

С помощью маркера автозаполнения копируем формулу ячейки К3 вниз и вправо на весь диапазон матрицы В.

Как Найти Собственный Вектор Матрицы в Excel • Метод 3 вещание

Таким образом, мы умножили матрицу А в Excel и получим матрицу В.

Как Найти Собственный Вектор Матрицы в Excel • Метод 3 вещание

Для деления матрицы А на число k в ячейку K3 введем формулу =B3/$H$4 и скопируем её на весь диапазон матрицы В.

Способ 2

Этот способ отличается тем, что результат умножения/деления матрицы на число сам является массивом. В этом случае нельзя удалить элемент массива.

Как Найти Собственный Вектор Матрицы в Excel • Метод 3 вещание

Для выполнения деления в данном примере в диапазон вводим формулу =B3:E5/H4, т.е. знак «*» меняем на «/».

Как Найти Собственный Вектор Матрицы в Excel • Метод 3 вещание

специалист
Мнение эксперта
Витальева Анжела, консультант по работе с офисными программами
Со всеми вопросами обращайтесь ко мне!
Задать вопрос эксперту
Операция декомпозиции не приводит к сжатию матрицы; вместо этого он разбивает его на составные части, чтобы упростить выполнение определенных операций над матрицей. Если же вам нужны дополнительные объяснения, обращайтесь ко мне!
Где Q является матрицей, состоящей из собственных векторов, diag (V) является диагональной матрицей, состоящей из собственных значений вдоль диагонали (иногда представленной с большой буквы лямбда), и Q ^ -1 является обратной матрицей, состоящей из собственных векторов.

Три способа умножения матриц в Excel — fastai part-2, lesson-8

В результате в ячейках K8:K11 появятся значения элементов вектора свободных членов B, рис. 6.2., совпадающие со значениями элементов исходного вектора B –F8:F11, а для любой ячейки диапазона K8:K11 в строке состояний подтверждение выполнения матричной операции .

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector