Subjects linear algebra

Eigenvector Basis 230D3B

Step-by-step solutions with LaTeX - clean, fast, and student-friendly.

Use the AI math solver

Question: Cho ma trận $A = \begin{pmatrix}1 & 2 & 2 \\ 2 & 1 & 2 \\ 2 & 2 & 1\end{pmatrix}$ có các trị riêng $\lambda_1 = \lambda_2 = -1$, $\lambda_3 = 5$. Không gian riêng ứng với $\lambda_1 = -1$ có một cơ sở là:
1. **Nêu bài toán:** Cho ma trận $$A = \begin{pmatrix}1 & 2 & 2 \\ 2 & 1 & 2 \\ 2 & 2 & 1\end{pmatrix}$$ với các trị riêng $$\lambda_1 = \lambda_2 = -1$$ và $$\lambda_3 = 5$$. Tìm cơ sở của không gian riêng ứng với trị riêng $$\lambda_1 = -1$$. 2. **Công thức và quy tắc:** Không gian riêng ứng với trị riêng $$\lambda$$ là tập các vectơ $$\mathbf{v}$$ thỏa mãn: $$ (A - \lambda I)\mathbf{v} = \mathbf{0} $$ Trong đó $$I$$ là ma trận đơn vị cùng kích thước với $$A$$. 3. **Tính toán:** Với $$\lambda = -1$$, ta có: $$ A - (-1)I = A + I = \begin{pmatrix}1+1 & 2 & 2 \\ 2 & 1+1 & 2 \\ 2 & 2 & 1+1\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}2 & 2 & 2 \\ 2 & 2 & 2 \\ 2 & 2 & 2\end{pmatrix} $$ 4. **Giải hệ phương trình:** Ta cần tìm vectơ $$\mathbf{v} = (x,y,z)^T$$ sao cho: $$ \begin{pmatrix}2 & 2 & 2 \\ 2 & 2 & 2 \\ 2 & 2 & 2\end{pmatrix} \begin{pmatrix}x \\ y \\ z\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}0 \\ 0 \\ 0\end{pmatrix} $$ Điều này tương đương với: $$ 2x + 2y + 2z = 0 $$ Hay: $$ x + y + z = 0 $$ 5. **Tìm cơ sở không gian riêng:** Phương trình $$x + y + z = 0$$ có hai nghiệm độc lập, ví dụ: - Chọn $$y = 0$$, $$z = 1$$ thì $$x = -1$$, vectơ $$(-1,0,1)$$. - Chọn $$y = 1$$, $$z = 0$$ thì $$x = -1$$, vectơ $$(-1,1,0)$$. 6. **Kết luận:** Cơ sở của không gian riêng ứng với trị riêng $$-1$$ là: $$ \{(-1,0,1), (-1,1,0)\} $$ 7. **Chọn đáp án đúng:** Đáp án D: $(-1,0,1)$ và $(-1,1,0)$.