Допустим, у меня есть матрица 2x2.
{b+2 b}
{-4 5}
Как мне подойти к этой проблеме, используя Matlab, чтобы найти значения b, где это дает мне собственное значение, равное 0?
Допустим, у меня есть матрица 2x2.
{b+2 b}
{-4 5}
Как мне подойти к этой проблеме, используя Matlab, чтобы найти значения b, где это дает мне собственное значение, равное 0?
Как красноречиво заявил Ивон, вы просто определите значения b
, при которых определитель этой матрицы будет равен 0. Если вы помните из теории линейной алгебры, собственные значения матрицы можно найти, решив это уравнение:
det(A - lambda*I) = 0
A
будет матрицей, для которой вы находите собственные значения, lambda
будут собственными значениями вашей матрицы, а I
будет единичной матрицей с размерами n x n
, где n
имеет то же количество строк/столбцов, что и A
. Обратите внимание, что собственные значения можно найти только с квадратными матрицами. Кроме того, теория линейной алгебры утверждает, что у матрицы будет n
собственных значений. Поскольку вы прямо указываете, что одно из собственных значений равно 0, и хотите найти b
, это упрощается до:
det(A) = 0
На самом деле вы можете решить это вручную, вычислив определитель матрицы 2 x 2, просто выполнив xz - yw
, учитывая, что ваша матрица имеет следующую форму:
[x y]
[w z]
Таким образом, в вашем случае имеем:
(b+2)*5 - (b)*(-4) = 0
5*b + 10 + 4*b = 0
9*b + 10 = 0
b = -10/9
В MATLAB вы можете сделать это символически, используя набор инструментов символьной математики:
syms b
A = [b + 2 b; -4 5];
detA = det(A);
x = solve(detA == 0, b);
Таким образом, в MATLAB x
дает нам:
x =
-10/9
Чтобы матрица была обратимой, должно выполняться одно из следующих условий:
Поскольку вы заставляете одно из собственных значений быть равным 0, то, по сути, вы определяете значение b
, которое сгенерировало бы бесконечное количество решений, если бы вы использовали эту матрицу и сформировали систему уравнений 2 x 2. Вы также находите значение b
, которое не позволяет этой матрице иметь обратную.
Чтобы еще раз проверить, если мы подставим b = -10/9
в матрицу, мы получим:
[ 8/9, -10/9]
[ -4, 5]
Нахождение определителя этой матрицы действительно равно 0. Кроме того, одно свойство определителя состоит в том, что если одна из строк кратна другой строке, определитель автоматически равен 0. Мы можем ясно видеть это, поскольку первая строка может быть получена с помощью взяв вторую строку и умножив ее на -2/9
.
b = -10/9
сделает A
вырожденной матрицей. Его ранг меньше 2, что было бы его рангом, если бы это была матрица полного ранга. В соответствующем наборе уравнений будут свободные переменные. Существование строки, кратной другой, является примером, который может понизить ранг, сделав матрицу вырожденной. Спасибо @rayryeng за точное решение этой математической задачи!
- person Yvon; 31.07.2014