線形代数例

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}]$

ステップ 1

固有値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.1

公式を設定し特性方程式 $p (λ)$ を求めます。

$p (λ) = 行列式 (A - λ I_{3})$

ステップ 1.2

サイズ $3$ の単位行列または恒等行列は $3 \times 3$ 正方行列で、主対角線上に1があり、その他の部分に0があります。

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}]$

ステップ 1.3

既知の値を $p (λ) = 行列式 (A - λ I_{3})$ に代入します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.3.1

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}]$ を $A$ に代入します。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] - λ I_{3})$

ステップ 1.3.2

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}]$ を $I_{3}$ に代入します。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] - λ [\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}])$

ステップ 1.4

簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.1.1

$- λ$ に行列の各要素を掛けます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2

行列の各要素を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.1.2.1

$- 1$ に $1$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.2

$- λ \cdot 0$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.1.2.2.1

$0$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 λ & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.2.2

$0$ に $λ$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.3

$- λ \cdot 0$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.1.2.3.1

$0$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 λ \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.3.2

$0$ に $λ$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.4

$- λ \cdot 0$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.1.2.4.1

$0$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 λ & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.4.2

$0$ に $λ$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ \cdot 1 & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.5

$- 1$ に $1$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & - λ \cdot 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.6

$- λ \cdot 0$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.1.2.6.1

$0$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 λ \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.6.2

$0$ に $λ$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ - λ \cdot 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.7

$- λ \cdot 0$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.1.2.7.1

$0$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 λ & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.7.2

$0$ に $λ$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & - λ \cdot 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.8

$- λ \cdot 0$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.1.2.8.1

$0$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & 0 λ & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.8.2

$0$ に $λ$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & 0 & - λ \cdot 1 \end{array}])$

ステップ 1.4.1.2.9

$- 1$ に $1$ をかけます。

$p (λ) = 行列式 ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - λ & 0 & 0 \\ 0 & - λ & 0 \\ 0 & 0 & - λ \end{array}])$

ステップ 1.4.2

対応する要素を足します。

$p (λ) = 行列式 [\begin{array}{c} - 13 - λ & - 8 + 0 & - 4 + 0 \\ 12 + 0 & 7 - λ & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - λ \end{array}]$

ステップ 1.4.3

Simplify each element.

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.4.3.1

$- 8$ と $0$ をたし算します。

$p (λ) = 行列式 [\begin{array}{c} - 13 - λ & - 8 & - 4 + 0 \\ 12 + 0 & 7 - λ & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - λ \end{array}]$

ステップ 1.4.3.2

$- 4$ と $0$ をたし算します。

$p (λ) = 行列式 [\begin{array}{c} - 13 - λ & - 8 & - 4 \\ 12 + 0 & 7 - λ & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - λ \end{array}]$

ステップ 1.4.3.3

$12$ と $0$ をたし算します。

$p (λ) = 行列式 [\begin{array}{c} - 13 - λ & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 - λ & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - λ \end{array}]$

ステップ 1.4.3.4

$4$ と $0$ をたし算します。

$p (λ) = 行列式 [\begin{array}{c} - 13 - λ & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 - λ & 4 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - λ \end{array}]$

ステップ 1.4.3.5

$24$ と $0$ をたし算します。

$p (λ) = 行列式 [\begin{array}{c} - 13 - λ & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 - λ & 4 \\ 24 & 16 + 0 & 7 - λ \end{array}]$

ステップ 1.4.3.6

$16$ と $0$ をたし算します。

$p (λ) = 行列式 [\begin{array}{c} - 13 - λ & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 - λ & 4 \\ 24 & 16 & 7 - λ \end{array}]$

ステップ 1.5

Find the determinant.

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.1

Choose the row or column with the most $0$ elements. If there are no $0$ elements choose any row or column. Multiply every element in row $1$ by its cofactor and add.

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.1.1

Consider the corresponding sign chart.

$| \begin{array}{c} + & - & + \\ - & + & - \\ + & - & + \end{array} |$

ステップ 1.5.1.2

The cofactor is the minor with the sign changed if the indices match a $-$ position on the sign chart.

ステップ 1.5.1.3

The minor for $a_{11}$ is the determinant with row $1$ and column $1$ deleted.

$| \begin{array}{c} 7 - λ & 4 \\ 16 & 7 - λ \end{array} |$

ステップ 1.5.1.4

Multiply element $a_{11}$ by its cofactor.

$(- 13 - λ) | \begin{array}{c} 7 - λ & 4 \\ 16 & 7 - λ \end{array} |$

ステップ 1.5.1.5

The minor for $a_{12}$ is the determinant with row $1$ and column $2$ deleted.

$| \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} |$

ステップ 1.5.1.6

Multiply element $a_{12}$ by its cofactor.

$8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} |$

ステップ 1.5.1.7

The minor for $a_{13}$ is the determinant with row $1$ and column $3$ deleted.

$| \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.1.8

Multiply element $a_{13}$ by its cofactor.

$- 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.1.9

Add the terms together.

$p (λ) = (- 13 - λ) | \begin{array}{c} 7 - λ & 4 \\ 16 & 7 - λ \end{array} | + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2

$| \begin{array}{c} 7 - λ & 4 \\ 16 & 7 - λ \end{array} |$ の値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.2.1

$2 \times 2$ 行列の行列式は公式 $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ を利用して求めることができます。

$p (λ) = (- 13 - λ) ((7 - λ) (7 - λ) - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2

行列式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.2.2.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.2.2.1.1

分配法則（FOIL法）を使って $(7 - λ) (7 - λ)$ を展開します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.2.2.1.1.1

分配則を当てはめます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (7 (7 - λ) - λ (7 - λ) - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.1.2

分配則を当てはめます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (7 \cdot 7 + 7 (- λ) - λ (7 - λ) - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.1.3

分配則を当てはめます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (7 \cdot 7 + 7 (- λ) - λ \cdot 7 - λ (- λ) - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.2

簡約し、同類項をまとめます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.2.2.1.2.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.2.2.1.2.1.1

$7$ に $7$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (49 + 7 (- λ) - λ \cdot 7 - λ (- λ) - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.2.1.2

$- 1$ に $7$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (49 - 7 λ - λ \cdot 7 - λ (- λ) - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.2.1.3

$7$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (49 - 7 λ - 7 λ - λ (- λ) - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.2.1.4

積の可換性を利用して書き換えます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (49 - 7 λ - 7 λ - 1 \cdot - 1 λ \cdot λ - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.2.1.5

指数を足して $λ$ に $λ$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.2.2.1.2.1.5.1

$λ$ を移動させます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (49 - 7 λ - 7 λ - 1 \cdot - 1 (λ \cdot λ) - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.2.1.5.2

$λ$ に $λ$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (49 - 7 λ - 7 λ - 1 \cdot - 1 λ^{2} - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.2.1.6

$- 1$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (49 - 7 λ - 7 λ + 1 λ^{2} - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.2.1.7

$λ^{2}$ に $1$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (49 - 7 λ - 7 λ + λ^{2} - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.2.2

$- 7 λ$ から $7 λ$ を引きます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (49 - 14 λ + λ^{2} - 16 \cdot 4) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.1.3

$- 16$ に $4$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (49 - 14 λ + λ^{2} - 64) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.2

$49$ から $64$ を引きます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (- 14 λ + λ^{2} - 15) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.2.2.3

$- 14 λ$ と $λ^{2}$ を並べ替えます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 | \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} | - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.3

$| \begin{array}{c} 12 & 4 \\ 24 & 7 - λ \end{array} |$ の値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.3.1

$2 \times 2$ 行列の行列式は公式 $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ を利用して求めることができます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (12 (7 - λ) - 24 \cdot 4) - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.3.2

行列式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.3.2.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.3.2.1.1

分配則を当てはめます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (12 \cdot 7 + 12 (- λ) - 24 \cdot 4) - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.3.2.1.2

$12$ に $7$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (84 + 12 (- λ) - 24 \cdot 4) - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.3.2.1.3

$- 1$ に $12$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (84 - 12 λ - 24 \cdot 4) - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.3.2.1.4

$- 24$ に $4$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (84 - 12 λ - 96) - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.3.2.2

$84$ から $96$ を引きます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (- 12 λ - 12) - 4 | \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$

ステップ 1.5.4

$| \begin{array}{c} 12 & 7 - λ \\ 24 & 16 \end{array} |$ の値を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.4.1

$2 \times 2$ 行列の行列式は公式 $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ を利用して求めることができます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (12 \cdot 16 - 24 (7 - λ))$

ステップ 1.5.4.2

行列式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.4.2.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.4.2.1.1

$12$ に $16$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (192 - 24 (7 - λ))$

ステップ 1.5.4.2.1.2

分配則を当てはめます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (192 - 24 \cdot 7 - 24 (- λ))$

ステップ 1.5.4.2.1.3

$- 24$ に $7$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (192 - 168 - 24 (- λ))$

ステップ 1.5.4.2.1.4

$- 1$ に $- 24$ をかけます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (192 - 168 + 24 λ)$

ステップ 1.5.4.2.2

$192$ から $168$ を引きます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 + 24 λ)$

ステップ 1.5.4.2.3

$24$ と $24 λ$ を並べ替えます。

$p (λ) = (- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15) + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5

行列式を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.5.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.5.1.1

1番目の式の各項に2番目の式の各項を掛け、 $(- 13 - λ) (λ^{2} - 14 λ - 15)$ を展開します。

$p (λ) = - 13 λ^{2} - 13 (- 14 λ) - 13 \cdot - 15 - λ \cdot λ^{2} - λ (- 14 λ) - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.5.1.2.1

$- 14$ に $- 13$ をかけます。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ - 13 \cdot - 15 - λ \cdot λ^{2} - λ (- 14 λ) - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2.2

$- 13$ に $- 15$ をかけます。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ + 195 - λ \cdot λ^{2} - λ (- 14 λ) - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2.3

指数を足して $λ$ に $λ^{2}$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.5.1.2.3.1

$λ^{2}$ を移動させます。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ + 195 - (λ^{2} λ) - λ (- 14 λ) - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2.3.2

$λ^{2}$ に $λ$ をかけます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.5.1.2.3.2.1

$λ$ を $1$ 乗します。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ + 195 - (λ^{2} λ^{1}) - λ (- 14 λ) - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2.3.2.2

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ + 195 - λ^{2 + 1} - λ (- 14 λ) - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2.3.3

$2$ と $1$ をたし算します。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ + 195 - λ^{3} - λ (- 14 λ) - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2.4

積の可換性を利用して書き換えます。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ + 195 - λ^{3} - 1 \cdot - 14 λ \cdot λ - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2.5

指数を足して $λ$ に $λ$ を掛けます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.5.5.1.2.5.1

$λ$ を移動させます。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ + 195 - λ^{3} - 1 \cdot - 14 (λ \cdot λ) - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2.5.2

$λ$ に $λ$ をかけます。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ + 195 - λ^{3} - 1 \cdot - 14 λ^{2} - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2.6

$- 1$ に $- 14$ をかけます。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ + 195 - λ^{3} + 14 λ^{2} - λ \cdot - 15 + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.2.7

$- 15$ に $- 1$ をかけます。

$p (λ) = - 13 λ^{2} + 182 λ + 195 - λ^{3} + 14 λ^{2} + 15 λ + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.3

$- 13 λ^{2}$ と $14 λ^{2}$ をたし算します。

$p (λ) = λ^{2} + 182 λ + 195 - λ^{3} + 15 λ + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.4

$182 λ$ と $15 λ$ をたし算します。

$p (λ) = λ^{2} + 197 λ + 195 - λ^{3} + 8 (- 12 λ - 12) - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.5

分配則を当てはめます。

$p (λ) = λ^{2} + 197 λ + 195 - λ^{3} + 8 (- 12 λ) + 8 \cdot - 12 - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.6

$- 12$ に $8$ をかけます。

$p (λ) = λ^{2} + 197 λ + 195 - λ^{3} - 96 λ + 8 \cdot - 12 - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.7

$8$ に $- 12$ をかけます。

$p (λ) = λ^{2} + 197 λ + 195 - λ^{3} - 96 λ - 96 - 4 (24 λ + 24)$

ステップ 1.5.5.1.8

分配則を当てはめます。

$p (λ) = λ^{2} + 197 λ + 195 - λ^{3} - 96 λ - 96 - 4 (24 λ) - 4 \cdot 24$

ステップ 1.5.5.1.9

$24$ に $- 4$ をかけます。

$p (λ) = λ^{2} + 197 λ + 195 - λ^{3} - 96 λ - 96 - 96 λ - 4 \cdot 24$

ステップ 1.5.5.1.10

$- 4$ に $24$ をかけます。

$p (λ) = λ^{2} + 197 λ + 195 - λ^{3} - 96 λ - 96 - 96 λ - 96$

ステップ 1.5.5.2

$197 λ$ から $96 λ$ を引きます。

$p (λ) = λ^{2} + 101 λ + 195 - λ^{3} - 96 - 96 λ - 96$

ステップ 1.5.5.3

$101 λ$ から $96 λ$ を引きます。

$p (λ) = λ^{2} + 5 λ + 195 - λ^{3} - 96 - 96$

ステップ 1.5.5.4

$195$ から $96$ を引きます。

$p (λ) = λ^{2} + 5 λ - λ^{3} + 99 - 96$

ステップ 1.5.5.5

$99$ から $96$ を引きます。

$p (λ) = λ^{2} + 5 λ - λ^{3} + 3$

ステップ 1.5.5.6

$5 λ$ を移動させます。

$p (λ) = λ^{2} - λ^{3} + 5 λ + 3$

ステップ 1.5.5.7

$λ^{2}$ と $- λ^{3}$ を並べ替えます。

$p (λ) = - λ^{3} + λ^{2} + 5 λ + 3$

ステップ 1.6

特性多項式を $0$ と等しくし、固有値 $λ$ を求めます。

$- λ^{3} + λ^{2} + 5 λ + 3 = 0$

ステップ 1.7

$λ$ について解きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.7.1

方程式の左辺を因数分解します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.7.1.1

有理根検定を用いて $- λ^{3} + λ^{2} + 5 λ + 3$ を因数分解します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.7.1.1.1

多項式関数が整数係数をもつならば、すべての有理数0は $\frac{p}{q}$ の形をもち、 $p$ は定数の因数、 $q$ は首位係数の因数です。

$p = \pm 1, \pm 3$

$q = \pm 1$

ステップ 1.7.1.1.2

$\pm \frac{p}{q}$ のすべての組み合わせを求めます。これらは、多項式関数の可能な根です。

$\pm 1, \pm 3$

ステップ 1.7.1.1.3

$- 1$ を代入し、式を簡約します。この場合、式は $0$ に等しいので、 $- 1$ は多項式の根です。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.7.1.1.3.1

$- 1$ を多項式に代入します。

$- {(- 1)}^{3} + {(- 1)}^{2} + 5 \cdot - 1 + 3$

ステップ 1.7.1.1.3.2

$- 1$ を $3$ 乗します。

$- - 1 + {(- 1)}^{2} + 5 \cdot - 1 + 3$

ステップ 1.7.1.1.3.3

$- 1$ に $- 1$ をかけます。

$1 + {(- 1)}^{2} + 5 \cdot - 1 + 3$

ステップ 1.7.1.1.3.4

$- 1$ を $2$ 乗します。

$1 + 1 + 5 \cdot - 1 + 3$

ステップ 1.7.1.1.3.5

$1$ と $1$ をたし算します。

$2 + 5 \cdot - 1 + 3$

ステップ 1.7.1.1.3.6

$5$ に $- 1$ をかけます。

$2 - 5 + 3$

ステップ 1.7.1.1.3.7

$2$ から $5$ を引きます。

$- 3 + 3$

ステップ 1.7.1.1.3.8

$- 3$ と $3$ をたし算します。

$0$

ステップ 1.7.1.1.4

$- 1$ は既知の根なので、多項式を $λ + 1$ で割り、多項式の商を求めます。この多項式は他の根を求めるために利用できます。

$\frac{- λ^{3} + λ^{2} + 5 λ + 3}{λ + 1}$

ステップ 1.7.1.1.5

$- λ^{3} + λ^{2} + 5 λ + 3$ を $λ + 1$ で割ります。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.7.1.1.5.1

多項式を分割します。すべての指数に項がない場合、 $0$ の値の項を挿入します。

$λ$

$1$

$λ^{3}$

$λ^{2}$

$5 λ$

$3$

ステップ 1.7.1.1.5.2

被除数 $- λ^{3}$ の最高次項を除数 $λ$ の最高次項で割ります。

				-	$λ^{2}$
	$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$

ステップ 1.7.1.1.5.3

新しい商の項に除数を掛けます。

			-	$λ^{2}$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			-	$λ^{3}$	-	$λ^{2}$

ステップ 1.7.1.1.5.4

式は被除数から引く必要があるので、 $- λ^{3} - λ^{2}$ の符号をすべて変更します。

			-	$λ^{2}$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$

ステップ 1.7.1.1.5.5

記号を変更した後、乗算多項式から最後の被除数を加えて新しい被除数を求めます。

			-	$λ^{2}$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$

ステップ 1.7.1.1.5.6

元の被除数から次の項を現在の被除数に引き下げます。

			-	$λ^{2}$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$	+	$5 λ$

ステップ 1.7.1.1.5.7

被除数 $2 λ^{2}$ の最高次項を除数 $λ$ の最高次項で割ります。

			-	$λ^{2}$	+	$2 λ$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$	+	$5 λ$

ステップ 1.7.1.1.5.8

新しい商の項に除数を掛けます。

			-	$λ^{2}$	+	$2 λ$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$	+	$5 λ$
					+	$2 λ^{2}$	+	$2 λ$

ステップ 1.7.1.1.5.9

式は被除数から引く必要があるので、 $2 λ^{2} + 2 λ$ の符号をすべて変更します。

			-	$λ^{2}$	+	$2 λ$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$2 λ^{2}$	-	$2 λ$

ステップ 1.7.1.1.5.10

記号を変更した後、乗算多項式から最後の被除数を加えて新しい被除数を求めます。

			-	$λ^{2}$	+	$2 λ$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$2 λ^{2}$	-	$2 λ$
							+	$3 λ$

ステップ 1.7.1.1.5.11

元の被除数から次の項を現在の被除数に引き下げます。

			-	$λ^{2}$	+	$2 λ$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$2 λ^{2}$	-	$2 λ$
							+	$3 λ$	+	$3$

ステップ 1.7.1.1.5.12

被除数 $3 λ$ の最高次項を除数 $λ$ の最高次項で割ります。

			-	$λ^{2}$	+	$2 λ$	+	$3$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$2 λ^{2}$	-	$2 λ$
							+	$3 λ$	+	$3$

ステップ 1.7.1.1.5.13

新しい商の項に除数を掛けます。

			-	$λ^{2}$	+	$2 λ$	+	$3$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$2 λ^{2}$	-	$2 λ$
							+	$3 λ$	+	$3$
							+	$3 λ$	+	$3$

ステップ 1.7.1.1.5.14

式は被除数から引く必要があるので、 $3 λ + 3$ の符号をすべて変更します。

			-	$λ^{2}$	+	$2 λ$	+	$3$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$2 λ^{2}$	-	$2 λ$
							+	$3 λ$	+	$3$
							-	$3 λ$	-	$3$

ステップ 1.7.1.1.5.15

記号を変更した後、乗算多項式から最後の被除数を加えて新しい被除数を求めます。

			-	$λ^{2}$	+	$2 λ$	+	$3$
$λ$	+	$1$	-	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$	+	$5 λ$	+	$3$
			+	$λ^{3}$	+	$λ^{2}$
					+	$2 λ^{2}$	+	$5 λ$
					-	$2 λ^{2}$	-	$2 λ$
							+	$3 λ$	+	$3$
							-	$3 λ$	-	$3$
										$0$

ステップ 1.7.1.1.5.16

余りが $0$ なので、最終回答は商です。

$- λ^{2} + 2 λ + 3$

ステップ 1.7.1.1.6

$- λ^{3} + λ^{2} + 5 λ + 3$ を因数の集合として書き換えます。

$(λ + 1) (- λ^{2} + 2 λ + 3) = 0$

ステップ 1.7.1.2

群による因数分解。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.7.1.2.1

群による因数分解。

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ステップ 1.7.1.2.1.1

$a x^{2} + b x + c$ の形の多項式について、積が $a \cdot c = - 1 \cdot 3 = - 3$ で和が $b = 2$ である2項の和に中央の項を書き換えます。

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ステップ 1.7.1.2.1.1.1

$2$ を $2 λ$ で因数分解します。

$(λ + 1) (- λ^{2} + 2 (λ) + 3) = 0$

ステップ 1.7.1.2.1.1.2

$2$ を $- 1$ プラス $3$ に書き換える

$(λ + 1) (- λ^{2} + (- 1 + 3) λ + 3) = 0$

ステップ 1.7.1.2.1.1.3

分配則を当てはめます。

$(λ + 1) (- λ^{2} - 1 λ + 3 λ + 3) = 0$

ステップ 1.7.1.2.1.2

各群から最大公約数を因数分解します。

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ステップ 1.7.1.2.1.2.1

前の2項と後ろの2項をまとめます。

$(λ + 1) ((- λ^{2} - 1 λ) + 3 λ + 3) = 0$

ステップ 1.7.1.2.1.2.2

各群から最大公約数を因数分解します。

$(λ + 1) (λ (- λ - 1) - 3 (- λ - 1)) = 0$

ステップ 1.7.1.2.1.3

最大公約数 $- λ - 1$ を因数分解して、多項式を因数分解します。

$(λ + 1) ((- λ - 1) (λ - 3)) = 0$

ステップ 1.7.1.2.2

不要な括弧を削除します。

$(λ + 1) (- λ - 1) (λ - 3) = 0$

ステップ 1.7.2

方程式の左辺の個々の因数が $0$ と等しいならば、式全体は $0$ と等しくなります。

$λ + 1 = 0$

$- λ - 1 = 0$

$λ - 3 = 0$

ステップ 1.7.3

$λ + 1$ を $0$ に等しくし、 $λ$ を解きます。

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ステップ 1.7.3.1

$λ + 1$ が $0$ に等しいとします。

$λ + 1 = 0$

ステップ 1.7.3.2

方程式の両辺から $1$ を引きます。

$λ = - 1$

ステップ 1.7.4

$λ - 3$ を $0$ に等しくし、 $λ$ を解きます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 1.7.4.1

$λ - 3$ が $0$ に等しいとします。

$λ - 3 = 0$

ステップ 1.7.4.2

方程式の両辺に $3$ を足します。

$λ = 3$

ステップ 1.7.5

最終解は $(λ + 1) (- λ - 1) (λ - 3) = 0$ を真にするすべての値です。

$λ = - 1, 3$

ステップ 2

The eigenvector is equal to the null space of the matrix minus the eigenvalue times the identity matrix where $N$ is the null space and $I$ is the identity matrix.

$ε_{A} = N (A - λ I_{3})$

ステップ 3

Find the eigenvector using the eigenvalue $λ = - 1$ .

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ステップ 3.1

既知数を公式に代入します。

$N ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}])$

ステップ 3.2

簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.2.1

対応する要素を足します。

$[\begin{array}{c} - 13 + 1 & - 8 + 0 & - 4 + 0 \\ 12 + 0 & 7 + 1 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 + 1 \end{array}]$

ステップ 3.2.2

Simplify each element.

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.2.2.1

$- 13$ と $1$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 12 & - 8 + 0 & - 4 + 0 \\ 12 + 0 & 7 + 1 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 + 1 \end{array}]$

ステップ 3.2.2.2

$- 8$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 12 & - 8 & - 4 + 0 \\ 12 + 0 & 7 + 1 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 + 1 \end{array}]$

ステップ 3.2.2.3

$- 4$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 12 & - 8 & - 4 \\ 12 + 0 & 7 + 1 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 + 1 \end{array}]$

ステップ 3.2.2.4

$12$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 12 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 + 1 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 + 1 \end{array}]$

ステップ 3.2.2.5

$7$ と $1$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 12 & - 8 & - 4 \\ 12 & 8 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 + 1 \end{array}]$

ステップ 3.2.2.6

$4$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 12 & - 8 & - 4 \\ 12 & 8 & 4 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 + 1 \end{array}]$

ステップ 3.2.2.7

$24$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 12 & - 8 & - 4 \\ 12 & 8 & 4 \\ 24 & 16 + 0 & 7 + 1 \end{array}]$

ステップ 3.2.2.8

$16$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 12 & - 8 & - 4 \\ 12 & 8 & 4 \\ 24 & 16 & 7 + 1 \end{array}]$

ステップ 3.2.2.9

$7$ と $1$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 12 & - 8 & - 4 \\ 12 & 8 & 4 \\ 24 & 16 & 8 \end{array}]$

ステップ 3.3

Find the null space when $λ = - 1$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.3.1

Write as an augmented matrix for $A x = 0$ .

$[\begin{array}{c} - 12 & - 8 & - 4 & 0 \\ 12 & 8 & 4 & 0 \\ 24 & 16 & 8 & 0 \end{array}]$

ステップ 3.3.2

縮小行の階段形を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.3.2.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $- \frac{1}{12}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.3.2.1.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $- \frac{1}{12}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{1}{12} \cdot - 12 & - \frac{1}{12} \cdot - 8 & - \frac{1}{12} \cdot - 4 & - \frac{1}{12} \cdot 0 \\ 12 & 8 & 4 & 0 \\ 24 & 16 & 8 & 0 \end{array}]$

ステップ 3.3.2.1.2

$R_{1}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{2}{3} & \frac{1}{3} & 0 \\ 12 & 8 & 4 & 0 \\ 24 & 16 & 8 & 0 \end{array}]$

ステップ 3.3.2.2

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - 12 R_{1}$ to make the entry at $2, 1$ a $0$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.3.2.2.1

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - 12 R_{1}$ to make the entry at $2, 1$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{2}{3} & \frac{1}{3} & 0 \\ 12 - 12 \cdot 1 & 8 - 12 (\frac{2}{3}) & 4 - 12 (\frac{1}{3}) & 0 - 12 \cdot 0 \\ 24 & 16 & 8 & 0 \end{array}]$

ステップ 3.3.2.2.2

$R_{2}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{2}{3} & \frac{1}{3} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ 24 & 16 & 8 & 0 \end{array}]$

ステップ 3.3.2.3

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 24 R_{1}$ to make the entry at $3, 1$ a $0$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 3.3.2.3.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 24 R_{1}$ to make the entry at $3, 1$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{2}{3} & \frac{1}{3} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ 24 - 24 \cdot 1 & 16 - 24 (\frac{2}{3}) & 8 - 24 (\frac{1}{3}) & 0 - 24 \cdot 0 \end{array}]$

ステップ 3.3.2.3.2

$R_{3}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{2}{3} & \frac{1}{3} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{array}]$

ステップ 3.3.3

Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.

$x + \frac{2}{3} y + \frac{1}{3} z = 0$

$0 = 0$

ステップ 3.3.4

Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.

$[\begin{array}{c} x \\ y \\ z \end{array}] = [\begin{array}{c} - \frac{2 y}{3} - \frac{z}{3} \\ y \\ z \end{array}]$

ステップ 3.3.5

Write the solution as a linear combination of vectors.

$[\begin{array}{c} x \\ y \\ z \end{array}] = y [\begin{array}{c} - \frac{2}{3} \\ 1 \\ 0 \end{array}] + z [\begin{array}{c} - \frac{1}{3} \\ 0 \\ 1 \end{array}]$

ステップ 3.3.6

Write as a solution set.

${y [\begin{array}{c} - \frac{2}{3} \\ 1 \\ 0 \end{array}] + z [\begin{array}{c} - \frac{1}{3} \\ 0 \\ 1 \end{array}] | y, z \in R}$

ステップ 3.3.7

The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.

${[\begin{array}{c} - \frac{2}{3} \\ 1 \\ 0 \end{array}], [\begin{array}{c} - \frac{1}{3} \\ 0 \\ 1 \end{array}]}$

ステップ 4

Find the eigenvector using the eigenvalue $λ = 3$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.1

既知数を公式に代入します。

$N ([\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] - 3 [\begin{array}{c} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{array}])$

ステップ 4.2

簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.2.1

各項を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.2.1.1

$- 3$ に行列の各要素を掛けます。

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - 3 \cdot 1 & - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 & - 3 \cdot 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 \end{array}]$

ステップ 4.2.1.2

行列の各要素を簡約します。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.2.1.2.1

$- 3$ に $1$ をかけます。

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - 3 & - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 & - 3 \cdot 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 \end{array}]$

ステップ 4.2.1.2.2

$- 3$ に $0$ をかけます。

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - 3 & 0 & - 3 \cdot 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 & - 3 \cdot 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 \end{array}]$

ステップ 4.2.1.2.3

$- 3$ に $0$ をかけます。

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - 3 & 0 & 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 & - 3 \cdot 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 \end{array}]$

ステップ 4.2.1.2.4

$- 3$ に $0$ をかけます。

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - 3 & 0 & 0 \\ 0 & - 3 \cdot 1 & - 3 \cdot 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 \end{array}]$

ステップ 4.2.1.2.5

$- 3$ に $1$ をかけます。

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - 3 & 0 & 0 \\ 0 & - 3 & - 3 \cdot 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 \end{array}]$

ステップ 4.2.1.2.6

$- 3$ に $0$ をかけます。

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - 3 & 0 & 0 \\ 0 & - 3 & 0 \\ - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 \end{array}]$

ステップ 4.2.1.2.7

$- 3$ に $0$ をかけます。

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - 3 & 0 & 0 \\ 0 & - 3 & 0 \\ 0 & - 3 \cdot 0 & - 3 \cdot 1 \end{array}]$

ステップ 4.2.1.2.8

$- 3$ に $0$ をかけます。

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - 3 & 0 & 0 \\ 0 & - 3 & 0 \\ 0 & 0 & - 3 \cdot 1 \end{array}]$

ステップ 4.2.1.2.9

$- 3$ に $1$ をかけます。

$[\begin{array}{c} - 13 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 & 4 \\ 24 & 16 & 7 \end{array}] + [\begin{array}{c} - 3 & 0 & 0 \\ 0 & - 3 & 0 \\ 0 & 0 & - 3 \end{array}]$

ステップ 4.2.2

対応する要素を足します。

$[\begin{array}{c} - 13 - 3 & - 8 + 0 & - 4 + 0 \\ 12 + 0 & 7 - 3 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - 3 \end{array}]$

ステップ 4.2.3

Simplify each element.

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.2.3.1

$- 13$ から $3$ を引きます。

$[\begin{array}{c} - 16 & - 8 + 0 & - 4 + 0 \\ 12 + 0 & 7 - 3 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - 3 \end{array}]$

ステップ 4.2.3.2

$- 8$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 16 & - 8 & - 4 + 0 \\ 12 + 0 & 7 - 3 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - 3 \end{array}]$

ステップ 4.2.3.3

$- 4$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 16 & - 8 & - 4 \\ 12 + 0 & 7 - 3 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - 3 \end{array}]$

ステップ 4.2.3.4

$12$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 16 & - 8 & - 4 \\ 12 & 7 - 3 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - 3 \end{array}]$

ステップ 4.2.3.5

$7$ から $3$ を引きます。

$[\begin{array}{c} - 16 & - 8 & - 4 \\ 12 & 4 & 4 + 0 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - 3 \end{array}]$

ステップ 4.2.3.6

$4$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 16 & - 8 & - 4 \\ 12 & 4 & 4 \\ 24 + 0 & 16 + 0 & 7 - 3 \end{array}]$

ステップ 4.2.3.7

$24$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 16 & - 8 & - 4 \\ 12 & 4 & 4 \\ 24 & 16 + 0 & 7 - 3 \end{array}]$

ステップ 4.2.3.8

$16$ と $0$ をたし算します。

$[\begin{array}{c} - 16 & - 8 & - 4 \\ 12 & 4 & 4 \\ 24 & 16 & 7 - 3 \end{array}]$

ステップ 4.2.3.9

$7$ から $3$ を引きます。

$[\begin{array}{c} - 16 & - 8 & - 4 \\ 12 & 4 & 4 \\ 24 & 16 & 4 \end{array}]$

ステップ 4.3

Find the null space when $λ = 3$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.1

Write as an augmented matrix for $A x = 0$ .

$[\begin{array}{c} - 16 & - 8 & - 4 & 0 \\ 12 & 4 & 4 & 0 \\ 24 & 16 & 4 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2

縮小行の階段形を求めます。

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $- \frac{1}{16}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.1.1

Multiply each element of $R_{1}$ by $- \frac{1}{16}$ to make the entry at $1, 1$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} - \frac{1}{16} \cdot - 16 & - \frac{1}{16} \cdot - 8 & - \frac{1}{16} \cdot - 4 & - \frac{1}{16} \cdot 0 \\ 12 & 4 & 4 & 0 \\ 24 & 16 & 4 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.1.2

$R_{1}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & \frac{1}{4} & 0 \\ 12 & 4 & 4 & 0 \\ 24 & 16 & 4 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.2

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - 12 R_{1}$ to make the entry at $2, 1$ a $0$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.2.1

Perform the row operation $R_{2} = R_{2} - 12 R_{1}$ to make the entry at $2, 1$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & \frac{1}{4} & 0 \\ 12 - 12 \cdot 1 & 4 - 12 (\frac{1}{2}) & 4 - 12 (\frac{1}{4}) & 0 - 12 \cdot 0 \\ 24 & 16 & 4 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.2.2

$R_{2}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & \frac{1}{4} & 0 \\ 0 & - 2 & 1 & 0 \\ 24 & 16 & 4 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.3

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 24 R_{1}$ to make the entry at $3, 1$ a $0$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.3.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 24 R_{1}$ to make the entry at $3, 1$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & \frac{1}{4} & 0 \\ 0 & - 2 & 1 & 0 \\ 24 - 24 \cdot 1 & 16 - 24 (\frac{1}{2}) & 4 - 24 (\frac{1}{4}) & 0 - 24 \cdot 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.3.2

$R_{3}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & \frac{1}{4} & 0 \\ 0 & - 2 & 1 & 0 \\ 0 & 4 & - 2 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.4

Multiply each element of $R_{2}$ by $- \frac{1}{2}$ to make the entry at $2, 2$ a $1$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.4.1

Multiply each element of $R_{2}$ by $- \frac{1}{2}$ to make the entry at $2, 2$ a $1$ .

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & \frac{1}{4} & 0 \\ - \frac{1}{2} \cdot 0 & - \frac{1}{2} \cdot - 2 & - \frac{1}{2} \cdot 1 & - \frac{1}{2} \cdot 0 \\ 0 & 4 & - 2 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.4.2

$R_{2}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & \frac{1}{4} & 0 \\ 0 & 1 & - \frac{1}{2} & 0 \\ 0 & 4 & - 2 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.5

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 4 R_{2}$ to make the entry at $3, 2$ a $0$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.5.1

Perform the row operation $R_{3} = R_{3} - 4 R_{2}$ to make the entry at $3, 2$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & \frac{1}{4} & 0 \\ 0 & 1 & - \frac{1}{2} & 0 \\ 0 - 4 \cdot 0 & 4 - 4 \cdot 1 & - 2 - 4 (- \frac{1}{2}) & 0 - 4 \cdot 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.5.2

$R_{3}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & \frac{1}{2} & \frac{1}{4} & 0 \\ 0 & 1 & - \frac{1}{2} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.6

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} - \frac{1}{2} R_{2}$ to make the entry at $1, 2$ a $0$ .

タップして手順をさらに表示してください…

ステップ 4.3.2.6.1

Perform the row operation $R_{1} = R_{1} - \frac{1}{2} R_{2}$ to make the entry at $1, 2$ a $0$ .

$[\begin{array}{c} 1 - \frac{1}{2} \cdot 0 & \frac{1}{2} - \frac{1}{2} \cdot 1 & \frac{1}{4} - \frac{1}{2} (- \frac{1}{2}) & 0 - \frac{1}{2} \cdot 0 \\ 0 & 1 & - \frac{1}{2} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.2.6.2

$R_{1}$ を簡約します。

$[\begin{array}{c} 1 & 0 & \frac{1}{2} & 0 \\ 0 & 1 & - \frac{1}{2} & 0 \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{array}]$

ステップ 4.3.3

Use the result matrix to declare the final solution to the system of equations.

$x + \frac{1}{2} z = 0$

$y - \frac{1}{2} z = 0$

$0 = 0$

ステップ 4.3.4

Write a solution vector by solving in terms of the free variables in each row.

$[\begin{array}{c} x \\ y \\ z \end{array}] = [\begin{array}{c} - \frac{z}{2} \\ \frac{z}{2} \\ z \end{array}]$

ステップ 4.3.5

Write the solution as a linear combination of vectors.

$[\begin{array}{c} x \\ y \\ z \end{array}] = z [\begin{array}{c} - \frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} \\ 1 \end{array}]$

ステップ 4.3.6

Write as a solution set.

${z [\begin{array}{c} - \frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} \\ 1 \end{array}] | z \in R}$

ステップ 4.3.7

The solution is the set of vectors created from the free variables of the system.

${[\begin{array}{c} - \frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} \\ 1 \end{array}]}$

ステップ 5

The eigenspace of $A$ is the list of the vector space for each eigenvalue.

${[\begin{array}{c} - \frac{2}{3} \\ 1 \\ 0 \end{array}], [\begin{array}{c} - \frac{1}{3} \\ 0 \\ 1 \end{array}], [\begin{array}{c} - \frac{1}{2} \\ \frac{1}{2} \\ 1 \end{array}]}$

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