eigenwaarden en dimensie nulruimte

Moderators: dirkwb, Xilvo

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 997

eigenwaarden en dimensie nulruimte

Is het zo dat de dimensie van de nulruimte van een vierkante matrix gelijk is aan de multipliciteit van de eigenwaarde nul ? Zo ja, hoe kan dat ingezien of geïnterpreteerd worden?

Gebruikersavatar
Berichten: 997

Re: eigenwaarden en dimensie nulruimte

ik heb ondertussen zelf al ingezien dat het vrij triviaal is: de nulruimte is gewoon de verzameling van alle oplossingen van
\((A- \lambda I)x=0\)
voor
\(\lambda=0\)


alhoewel is dit wel een sluitende verklaring aangezien de multipliciteit van een eigenwaarde groter kan zijn de dimensie van zijn eigenruimte?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: eigenwaarden en dimensie nulruimte

Heb je het nu over de algebraïsche of meetkundige multipliciteit? Deze kunnen verschillend zijn. Er geldt inderdaad am >= mm.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 997

Re: eigenwaarden en dimensie nulruimte

ik heb het over de algebraische multipliciteit van de eigenwaarde
\(\lambda = 0\)
,

dus als ik het ondertussen goed begrepen heb, dan geldt

"algebraische multipliciteit van de eigenwaarde 0
\(\geq\)
dimensie van de nulruimte van de matrix" wel, maar

"algebraische multipliciteit van de eigenwaarde 0
\(=\)
dimensie van de nulruimte van de matrix" algemeen niet

ik vermoed dat dit komt omdat de nulruimte van een matrix A gelijk is aan de eigenruimte horende bij de eigenwaarde nul? (aangezien een matrix inverteerbaar is als nul geen eigenwaarde is of als hij van volle rang is)

ps: de term meetkundige multipliciteit ken ik niet, ik veronderstel dat dat neerkomt op de dimensie van de eigenruimte?

Berichten: 2.589

Re: eigenwaarden en dimensie nulruimte

ik heb eventueel volgende voor u:

Afbeelding

Gebruikersavatar
Berichten: 792

Re: eigenwaarden en dimensie nulruimte

Definitie :

De geometrische of meetkundige (je mag kiezen) multipliciteit van een eigenwaarde
\( \lambda\)
van A is de dimensie van de deelruimte der vectoren v die voldoen aan
\(A v= \lambda v\)
Je kan bewijzen (en dat heeft Bert F hierboven gepost) dat de algebraïsche groter dan of gelijk aan de geometrische multipliciteit is.

Het is niet zo dat er altijd gelijkheid is :
\(\left ( \begin{array}{c c} 0&1 0&0 \end{array}\right )\)
De karakteristieke vergelijking is
\(x^2=0\)
en dus is nul een eigenwaarde met algebraïsche multipliciteit twee. De geometrische multipliciteit van nul is echter 1.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: eigenwaarden en dimensie nulruimte

Als aanvulling op hierboven, die deelruimte waarvan de dimensie de meetkundige multipliciteit is heet precies de eigenruimte horende bij die eigenwaarde.

Dit hangt trouwens nauw samen met de diagonaliseerbaarheid van de matrix, daarvoor moet voor elke eigenwaarde wél gelden dat mm = am, omdat je voor een nxn-matrix precies n lineair onafhankelijke eigenvectoren nodig hebt,.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 997

Re: eigenwaarden en dimensie nulruimte

ok heb dit alles begrepen ondertussen, wederom bedankt allemaal !
Dit hangt trouwens nauw samen met de diagonaliseerbaarheid van de matrix, daarvoor moet voor elke eigenwaarde wél gelden dat mm = am, omdat je voor een nxn-matrix precies n lineair onafhankelijke eigenvectoren nodig hebt,.
hierover gaat echter mijn volgende vraag:

Ik heb gegeven: "Als AP=PD met D diagonaal, dan moeten de niet-nul kolommen van P eigenvectoren zijn van A." Ik zie dit ook makkelijk in, dat is niet het probleem.

Wat ik me nu afvraag is dat als P geen nul kolommen heeft, kan ik dan besluiten dat A diagonaliseerbaar is? Of met andere woorden kan ik dan besluiten dat P van volle rang is?

Gebruikersavatar
Berichten: 792

Re: eigenwaarden en dimensie nulruimte

Nee.

Neem als tegenvoorbeeld:
\(A=\left( \begin{array}{c c} 0 &1 0& 0\end{array}\right )\)
\(P=\left( \begin{array}{c c} 1 &1 0& 0\end{array}\right )\)
\(D=\left( \begin{array}{c c} 0 &0 0 &0\end{array}\right )\)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: eigenwaarden en dimensie nulruimte

Zoals ik al eerder aangaf moet je voor diagonaliseerbaarheid voldoende lineair onafhankelijke eigenvectoren hebben, en in het voorbeeld van evilbu hierboven zijn ze allebei verschillend van de nulvector, maar wel lineair afhankelijk.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer