8 svar
351 visningar
phille205 behöver inte mer hjälp
phille205 36 – Fd. Medlem
Postad: 25 feb 2021 13:35

Bestämma matrisen (symmetrisk avbildning)

Hej. Sitter och klurar lite på följande uppgift:

En symmetrisk avbildning G av rummet har egenvärdet 2 . Vidare avbildas varje vektor
på planet x1-x3=0 på sig själv. Bestäm matrisen för G.


Jag tänker att vi vet att G är symmetrisk så därmed vet vi att G=GT. Vi vet även att Spektralsatsen säger att en symmetrisk nxn-matris har n-stycken ortogonala egenvektorer. 

Jag lyckas dock inte få fram sista egenvärdet. Vi har egenvärdet λ1=2 och så har vi
 λ2=1för alla vektorer som ligger i planet x1-x3=0 tänker jag eftersom de avbildas på sig själva. Vi vet även att λ1u ∙λ2v=0⇔2u∙v=0 om egenvärdet 2 hör till u och v ligger i planet, men jag vet inte om det hjälper mig.

Jag tänker att om jag bara hittar sista egenvärdet så använder jag mig av G=PDP-1, där D är diagonalmatrisen med egenvärdena längs diagonalen och P innehåller egenvektorerna till matrisen i kolonnerna. 

Bedinsis Online 3368
Postad: 25 feb 2021 13:52

Hmm...

Det jag tänker är att en familj av vektorer som uppfyller att x1-x3=0 är alla de där x1=x3=0, och x2 kan anta godtyckligt värde.

Om matrisen har egenskapen att vektorn (0, x2, 0) avbildas på sig själv borde kolonn 2 i matrisen bestå av (0, 1, 0) för att det skall funka för alla värden på x2. Om matrisen dessutom var symmetrisk så gör detta att även rad 2 är känd.

Jag vet inte om detta ger något.

phille205 36 – Fd. Medlem
Postad: 25 feb 2021 14:06

Hm, vet inte om det hjälper mig. Tack ändå!

En tanke jag fick. 

Om varje vektor i planet x1-x3=0 avbildas på sig själv så borde väl matrisen stå för en ortogonal projektion i det planet? Det borde innebära att normalen till det planet bildar nollvektorn, dvs egenvärde 0? 

phille205 36 – Fd. Medlem
Postad: 25 feb 2021 14:29 Redigerad: 25 feb 2021 14:29

Om så är fallet tänker jag såhär:
v=[101] som ligger i planet x1-x3=0, n=[10-1]som är normal till planet. Då är v ortogonal mot n. Hur får jag fram vektorn som hör till egenvärdet 2? Egenvärdet 1 hör till v och egenvärdet 0 hör till n. Det enda vi vet är att egenvärdet 2 som hör till u, där u ska vara ortogonal mot både n och v. Funkar det att bara kryssa vxn för att få fram sista vektorn? Känns som jag missar något här. 



PATENTERAMERA 8788
Postad: 25 feb 2021 14:36 Redigerad: 25 feb 2021 14:36

För en symmetrisk avbildning så är egenvektorer hörande till olika egenvärden ortogonala. Således är den tredje egenvektorn en normal till planet.

Så vi har tex följande tre normerade egenvektorer.

010, 12101, 1210-1.

Sats: Om vi har en avbildning T från ℝ3 till ℝ3 och en ortonormerad bas b→1, b→2, b→3 så ges matrisen M till T av

M = ∑i=13T(b→i)b→iT.

phille205 36 – Fd. Medlem
Postad: 25 feb 2021 14:47

Okej, ja. Det var det jag testade här men fick fel. 

P=01212100012-12, P-1=PT så:G=01212100012-1220001000001012012120-12=1201202012012

Men det är fel svar. Var tänker jag fel?

PATENTERAMERA 8788
Postad: 25 feb 2021 15:25 Redigerad: 25 feb 2021 15:31

De första två egenvektorerna svarar mot egenvärdet 1. Den sista mot egenvärdet 2.

Edit: Det skall naturligtvis vara 1/2, inte 2.

phille205 36 – Fd. Medlem
Postad: 25 feb 2021 15:39

Så det som gäller är att man tar två vektorer u och v i planet som är ortogonala mot varandra, och därefter tar normalen till det planet. Så då vet man att egenvärdet 1 hör till u och v (pga G(u)=u och G(v)=v) och då måste egenvärdet 2 höra till n för att vektorerna parvis ska vara ortogonala?

Så min tanke här ovan om att G(n)=0 är fel? För det jag tänker är att om G(u)=u och G(v)=v (om u & v ligger i planet) så borde det vara en ortogonalprojektion på det planet. Eller är det så att det kan vara en projektion men inte en ortogonalprojektion och därför kan man inte säga att G(n)=0?

PATENTERAMERA 8788
Postad: 25 feb 2021 15:54

Resonemanget i första stycket är rätt.

En projektion till ett plan behöver inte vara en ortogonalprojektion.

Men det står ingenting i uppgiften om att det skall vara en projektion (och det är inte en projektion), så det antagandet leder fel.

Notera att matrisen M till en projektion måste uppfylla P2 = P.

Svara
Close