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diagonalización, Apuntes de Matemáticas

Asignatura: matematicas II, Profesor: , Carrera: Derecho + Administración y Dirección de Empresas, Universidad: UAH

Tipo: Apuntes

2013/2014

Subido el 21/05/2014

Patitocua
Patitocua 🇪🇸

2.7

(7)

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UAH - Ana I. Gutiérrez Delgado
DIAGONALIZACIÓN DE MATRICES
λ es autovalor de A si existe 0||0)(/0 === IAxIAxxAx
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- PROPIEDADES DE LOS AUTOVALORES Y AUTOVECTORES:
1.- Si λ es autovalor de A, kλ es autovalor de kA.
Si
v
es autovector de A,
v
es autovector de kA.
Si λ es autovalor de A, λh es autovalor de Ah, teniendo asociado el mismo vector propio.
2.- Si A es triangular (diagonal), sus autovalores son los elementos de su diagonal principal.
3.-
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4.- Los autovalores de A coinciden con los de su transpuesta.
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6.- Si
u
y
v
son autovectores de A asociados respectivamente a dos autovalores distintos (μ y
λ) entonces
u
y
v
son linealmente independientes.
7.- Si una matriz A nxn tiene n autovalores distintos, entonces existe una base de n constituida
por los autovectores de A.
- MATRICES EQUIVALENTES:
Dos matrices A y B Μmxn son equivalentes si existen dos matrices regulares, U y V, tales que:
A = U B V
Propiedades:
- La equivalencia de matrices es una relación de equivalencia.
- Si A y B son matrices equivalentes, entonces rg(A) = rg(B)
- MATRICES SEMEJANTES:
Dos matrices cuadradas, A y B Μnxn , son semejantes sii existe una matriz P invertible tal que:
A = P B P -1
Propiedades:
- La semejanza de matrices es una relación de equivalencia.
- Si A y B son matrices semejantes, entonces rg(A) = rg(B)
- Las matrices semejantes tienen el mismo determinante y la misma traza.
- Las matrices semejantes tienen el mismo polinomio característico.
- Si A = P B P –1, entonces A h = P Bh P -1
- Si A1 = P B1 P –1 y A2 = P B2 P –1 , entonces A1 + A2 = P (B1 +B2 ) P–1
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UAH - Ana I. Gutiérrez Delgado

DIAGONALIZACIÓN DE MATRICES

λ es autovalor de A si existe x ≠ 0 / Ax =λ x ⇔( A −λ I ) x = 0 ⇔| A − λ I |= 0

r r

- PROPIEDADES DE LOS AUTOVALORES Y AUTOVECTORES:

1.- Si λ es autovalor de A, kλ es autovalor de kA.

Si v es autovector de A, v es autovector de kA. Si λ es autovalor de A, λh^ es autovalor de Ah^ , teniendo asociado el mismo vector propio.

2.- Si A es triangular (diagonal), sus autovalores son los elementos de su diagonal principal.

3.- i

n

i

A ∏λ

=

1 4.- Los autovalores de A coinciden con los de su transpuesta.

= =

n

i

i

n

i

Tr A aii λ 1 1

6.- Si u y v son autovectores de A asociados respectivamente a dos autovalores distintos (μ y

λ) entonces u y v son linealmente independientes.

7.- Si una matriz A (^) nxn tiene n autovalores distintos, entonces existe una base de ℜn^ constituida por los autovectores de A.

- MATRICES EQUIVALENTES:

Dos matrices A y B ∈Μmxn son equivalentes si existen dos matrices regulares, U y V, tales que:

A = U B V

Propiedades:

  • La equivalencia de matrices es una relación de equivalencia.
  • Si A y B son matrices equivalentes, entonces rg(A) = rg(B)

- MATRICES SEMEJANTES:

Dos matrices cuadradas, A y B ∈Μnxn , son semejantes sii existe una matriz P invertible tal que:

A = P B P -

Propiedades:

  • La semejanza de matrices es una relación de equivalencia.
  • Si A y B son matrices semejantes, entonces rg(A) = rg(B)
  • Las matrices semejantes tienen el mismo determinante y la misma traza.
  • Las matrices semejantes tienen el mismo polinomio característico.
  • Si A = P B P –1^ , entonces A h^ = P Bh^ P -
  • Si A 1 = P B 1 P –1^ y A 2 = P B 2 P –1^ , entonces A 1 + A 2 = P (B 1 +B 2 ) P–

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UAH - Ana I. Gutiérrez Delgado

- DIAGONALIZACIÓN DE MATRICES:

Una matriz A se dice diagonalizable si es semejante a una matriz diagonal Λ. Esto es:

A = P Λ P -

Teorema: Una matriz cuadrada (A (^) nxn ) es diagonalizable sii existen n autovectores de A que son linealmente independientes.

Corolario 1: Una matriz A (^) nxn es diagonalizable sii todos sus autovalores tienen la misma multiplicidad algebraica y geométrica.

Corolario 2: Si Anxn tiene n autovalores distintos, entonces es diagonalizable.

Proposición: Si A es una matriz cuadrada de orden 2, que A < 0 es condición suficiente, pero

no necesaria, de diagonalizabilidad.

- MATRICES ORTOGONALES:

Anxn es ortogonal si A –1^ = A t^ ⇔ A A t^ = A t^ A = I

Propiedades:

  • Si A es ortogonal, las líneas (filas o columnas) de A son vectores ortonormales.
  • Si A es ortogonal, entonces es regular.
  • Si A es ortogonal, A –1^ y A t^ son ortogonales también.
  • Si A y B son ortogonales, (AB) es ortogonal.

- MATRICES CONGRUENTES:

Sean A y B ∈Μnxn.. Se dicen congruentes sii existe una matriz R regular tal que:

A = R B R t^ o A = R t^ B R

La congruencia es una relación de equivalencia. Si A y B son congruentes, entonces son semejantes.

- MATRICES SIMÉTRICAS:

Teorema: Toda matriz simétrica es congruente con una matriz diagonal.

Si A es una matriz simétrica de números reales:

  • Todos sus autovalores son números reales.
  • Dos autovalores distintos de A tienen vectores ortogonales.
  • Para cada autovalor de A, su multiplicidad algebraica y geométrica coinciden.