Diagonalisierbarkeit

Aufrufe: 724     Aktiv: 11.09.2020 um 05:32

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Hallo,

ich wollte fragen, ob es schnellere Wege bzw. Tricks gibt die Diagonalform dieser Matrizen zu bestimmen. Bei mir dauert es immer lange bis ich es ausgerechnet habe und für die Klausur zählt jede Minute. 

Am längsten dauert bei mir das aufstellen des charakteristischen Polynoms (in Linearfaktoren). 

Danke!

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Hat jemand vllt Tipps?   ─   helene20 10.09.2020 um 16:19
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Um eine Matrix zu diagonalisieren musst du nun mal feststellen ob das charakteristische Polynom in Linearfaktoren über deinem Körper zerfällt.
Des Weiteren muss du feststellen ob algebraische Vielfachheit = geometrische Vielfachheit gilt für jeden deiner Eigenwerte.
Als Tipp für die Linearfaktorzerlegung: Meistens kommen einfache Eigenwerte heraus, wie 0, 1, -1, 2, -2,... Hast du dein charakteristisches Polynom berechnet, dann setz mal beliebige Zahlen für x ein und guck ob Null herauskommt. Ist dies der Fall, dann hast du schonmal einen Eigenwert gefunden und kannst dein Polynom mittels Polynomdivion zerlegen.
Ein Beispiel:
P_A(x) = -x^3+5x^2-8x+4 dann rate ich mal den Eigenwert x_1 = 1, also: P_A(1) = -1^3+5*1^2-8*1+4 = 0 => x_1 ist EW
Dann PD führen: (-x^3+5x^2-8x+4):(x-1) = -x^2+4x-4
=> P_A(x) = (x-1)*(-x^2+4x-4) = -(x-1)*(x^2-4x+4) => mittels Binomischer-Formel: -(x-1)*(x-2)*(x-2) = -(x-1)*(x-2)^2
Hoffe das hilft dir etwas! :)

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Dankeschön. Mir ist der Prozess eigentlich sehr klar und wie ich alles bestimme. Ich wollte wissen, ob es Tricks gibt die Diagonalform schneller zu bestimmen an Hand der obigen Beispiele. Weil der übliche Weg dauert immer etwas.   ─   helene20 10.09.2020 um 17:51

Also bis auf das mit der Polynomdivison und dem EW-Raten, hab ich keine weiteren Tricks. Du brauchst für deine Matrix S mit D=S^1*A*S halt die Eigenvektoren.
In der Klausur kommen aber auch eigentlich keine allzu komplizierten Matrizen dran, mit nicht allzu komplizierten Eigenwerten, da dauert die Berechnung nicht so lange, wie beispielsweise in den Hausaufgaben.
Einfach das Verfahren rauf und runter rechnen und mit der Zeit geht es schneller, dann kommt ein gewisser Ablauf rein! ;)
  ─   kallemann 10.09.2020 um 18:04

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Wenn du das char. Polynom hast, geht das Erraten der EW mit dem Horner-Schema erheblich schneller und liefert gleichzeitig, d.h. ohne Mehraufwand, die Abspaltung des Linearfaktors (falls er existiert). Polynomdivision ist völlig überflüssig. 

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