Autor Tema: [Consulta] matriz diagonalizable

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10 Febrero, 2020, 07:12 am
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Darknahu

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Dada \( B=\begin{pmatrix}
1 & t & 25\\
0 & t & t+1\\
0 & 0 & -1\\
\end{pmatrix} \), determinar \( t \) perteneciente a reales tal que \( B \) sea diagonalizable.

No estoy seguro como proceder, ¿alguna ayuda?

10 Febrero, 2020, 08:19 am
Respuesta #1

Luis Fuentes

  • el_manco
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Hola

Dada \( B=\begin{pmatrix}
1 & t & 25\\
0 & t & t+1\\
0 & 0 & -1\\
\end{pmatrix} \), determinar \( t \) perteneciente a reales tal que \( B \) sea diagonalizable.

No estoy seguro como proceder, ¿alguna ayuda?

La matriz diagonaliza si y sólo si:

1- La suma de las multiplicidades algebraicas de los autovalores es igual al orden del  matriz (\( 3 \) en este caso).
2- Las multiplicidades algebraicas y geométricas de cada autovalor coincide. Si la algebraica es uno, automáticamente la geométrica también. Por tanto si se cumple la primera condición y todos los autovalores tienen multiplicidad algebraica uno automáticamente diagonaliza.

Entonces:

i) Calcula los autovalores como raíces del polinomio característico \( p(\lambda)=det(B-\lambda Id) \).

ii) Si \( t\neq 1,-1 \) comprueba que tiene tres autovalores distintos de multiplicidad uno y por tanto diagonaliza.

iii) Si \( t=1 \) tiene \( \lambda_1=1 \) con multiplicidad algebraica \( 2 \) y \( \lambda_2=-1 \) con multiplicidad algebraica \( 1 \). Tienes que comprobar si la multiplicidad geométrica de \( \lambda_1=1 \) también es \( 2 \), es decir si:

\( mg(1)=3-rango(B-1\cdot Id)=2 \)

iv) Si \( t=-1 \) ... continúa...

Completa los detalles, pregunta las dudas, comenta lo que has hecho,...

Saludos.

10 Febrero, 2020, 11:14 pm
Respuesta #2

Darknahu

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Hola

Dada \( B=\begin{pmatrix}
1 & t & 25\\
0 & t & t+1\\
0 & 0 & -1\\
\end{pmatrix} \), determinar \( t \) perteneciente a reales tal que \( B \) sea diagonalizable.

No estoy seguro como proceder, ¿alguna ayuda?

La matriz diagonaliza si y sólo si:

1- La suma de las multiplicidades algebraicas de los autovalores es igual al orden del  matriz (\( 3 \) en este caso).
2- Las multiplicidades algebraicas y geométricas de cada autovalor coincide. Si la algebraica es uno, automáticamente la geométrica también. Por tanto si se cumple la primera condición y todos los autovalores tienen multiplicidad algebraica uno automáticamente diagonaliza.

Entonces:

i) Calcula los autovalores como raíces del polinomio característico \( p(\lambda)=det(B-\lambda Id) \).

ii) Si \( t\neq 1,-1 \) comprueba que tiene tres autovalores distintos de multiplicidad uno y por tanto diagonaliza.

iii) Si \( t=1 \) tiene \( \lambda_1=1 \) con multiplicidad algebraica \( 2 \) y \( \lambda_2=-1 \) con multiplicidad algebraica \( 1 \). Tienes que comprobar si la multiplicidad geométrica de \( \lambda_1=1 \) también es \( 2 \), es decir si:

\( mg(1)=3-rango(B-1\cdot Id)=2 \)

iv) Si \( t=-1 \) ... continúa...

Completa los detalles, pregunta las dudas, comenta lo que has hecho,...

Saludos.

Tengo una duda la parte ii) podes afirmar que al ser triangular y cumple esas condiciones diagonaliza? o no tiene nada que ver que sea triangular?

11 Febrero, 2020, 07:41 am
Respuesta #3

Luis Fuentes

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Hola

Tengo una duda la parte ii) podes afirmar que al ser triangular y cumple esas condiciones diagonaliza? o no tiene nada que ver que sea triangular?

Que sea triangular facilita el cálculo del polinomio característico y en definitiva de los autovalores: son directamente los elementos de la diagonal. Por tanto si es triangular siempre se cumple que la suma de multiplicidades algebraicas de los autovalores coincide con el orden de la matriz.

Entonces lo único que determina si es o no diagonalizable es si las algebraicas y geométricas coinciden. En particular si es triangular y todos los elementos de la diagonal son distintos esa coincidencia es automática y directamente sabemos que diagonaliza.

Saludos.

11 Febrero, 2020, 08:22 am
Respuesta #4

Darknahu

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Hola

Tengo una duda la parte ii) podes afirmar que al ser triangular y cumple esas condiciones diagonaliza? o no tiene nada que ver que sea triangular?

Que sea triangular facilita el cálculo del polinomio característico y en definitiva de los autovalores: son directamente los elementos de la diagonal. Por tanto si es triangular siempre se cumple que la suma de multiplicidades algebraicas de los autovalores coincide con el orden de la matriz.

Entonces lo único que determina si es o no diagonalizable es si las algebraicas y geométricas coinciden. En particular si es triangular y todos los elementos de la diagonal son distintos esa coincidencia es automática y directamente sabemos que diagonaliza.

Saludos.

Entiendo, muchas gracias!