Transcript Lecture 3
ADVANCED CONTROL Ali Karimpour Associate Professor Ferdowsi University of Mashhad Reference: Chi-Tsong Chen, “Linear System Theory and Design”, 1999. lecture 3 Lecture 3 Basic Idea of Linear Algebra-Part II Topics to be covered include: Functions of Square Matrix. Lyapunov Equation. Some Useful Formula. Quadratic Form and Positive Definiteness. Singular Value Decomposition. Norm of Matrices 2 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 آنچه پس از مطالعه این مبحث می آموزید • محاسبه توابع ماتریس مربعی • Calculation of Function of Square Matrix • چند جمله ای مینیمال و معادله مشخصه • Minimal Polynomials and Characteristic Polynomials • قضیه کیلی همیلتون • Cayley-Hamilton Theorem A • چند جمله ای های معادل بر روی طیف ماتریس • Equal Polynomials on the Spectrum of A • معادله لیاپانوف و حل آن • Lyapunov Equation and its Solution • ماتریس متقارن و فرم مربعی و ماتریس متعامد • Symmetric Matrix and Quadratic Form and Orthogonal Matrix • Matrix and PD/ND Matrix • Singular Value Decomposition منفی معین/• ماتریس مثبت • تجزیه مقادیر تکین • محاسبه فضای رنج و پوچ از تجزیه مقادیر تکین • Null Space and Range Space From SVD • نرم ماتریسی 3 • Norm of Matrices Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix f ( ) 3 22 6 f ( A) A3 2 A2 6I چند جمله ای از ماتریس های مربعی ماتریس های بلوکی 2 A1 0 A 0 k 2 1 A A A 2 0 A 2 0 A2 A1k 0 0 f ( A1 ) k f ( A) 0 f ( A ) 0 A 2 2 فرم جردن A QAˆ Q1, Aˆ Q1 AQ Ak QAˆ Q1 QAˆ Q1 ............... QAˆ Q1 QAˆ k Q1 و در حالت کلی f ( A) Qf ( Aˆ )Q1, f ( Aˆ ) Q1 f ( A)Q 4 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix . و تبدیل مربوطه داده شده استA و فرم قطری ماتریسA ماتریس:1-3 مثال 1 0 12 A 0 1 1 0 0 4 12 1 0 Q 1 0 1 3 0 0 4 0 0 Aˆ Q 1 AQ 0 1 0 0 0 1 A6 12A4 3 A2 :مطلوبست A6 12A4 3A2 Q Aˆ 6 12Aˆ 4 3Aˆ 2 Q1 :می دانیم 4 6 0 0 4 4 0 0 4 2 0 0 7216 0 0 Aˆ 6 12Aˆ 4 3 Aˆ 2 0 16 0 12 0 14 0 3 0 12 0 0 16 0 0 0 16 0 0 14 0 0 12 0 0 16 1 12 1 0 7216 0 0 12 1 0 16 0 28800 A6 12A4 3 A2 1 0 1 0 16 0 1 0 1 0 16 2400 3 0 0 0 0 0 7216 5 0 16 3 0 0 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix چند جمله ای مونیک: چند جمله ای که ضریب بزرگترین درجه آن برابر یک باشد چندجمله ای مونیک نامیده می شود .مثال 6 124 32 5 چند جمله ای مینیمال: چند جمله ای مونیک با کمترین درجه که ماتریس Aآن را برابر ماتریس صفر کند چند جمله ای مینیمال ماتریس Aنامیده می شود. ) ( چند جمله ای مشخصه: چند جمله ای مشخصه ماتریس Aبا ابعاد nnعبارتست از: 6 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 n n i i ( ) I A ( i ) ni i lecture 3 Function of Square Matrix چند جمله ای مشخصه ماتریس Aبا ابعاد nnعبارتست از: n n ( ) I A ( i ) ni i i i محاسبه چند جمله ای مینیمال: چند جمله ای مونیک با کمترین درجه که ماتریس Aآن را برابر صفر کند چند جمله ای مینیمال ماتریس Aنامیده می شود(.با توجه به خاصیت نیل پوتنت) n n n i i i i ( ) ( i ) n i i قضیه ( 1-3قضیه کیلی همیلتون) :ماتریس Aدر معادله مشخصه خود صادق است. اثبات: ) ( ) ( i ) ni ( )h( i ( A) ( A)h( A) 0.h( A) 0 7 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix : عبارتست ازnn با ابعادA چند جمله ای مشخصه ماتریس ( ) I A ( i ) ni i n n i :محاسبه چند جمله ای مینیمال i ( ) ( i ) n i i n n n i i i i مطلوبست چند جمله ای مشخصه و چند جمله ای مینیمال ماتریسهای زیر:2-3 مثال I) II ) 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 A 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 A 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 ( ) I A ( i ) ni ( 1 ) 4 ( 2 ) i ( ) ( i ) n ( 1 ) 4 ( 2 ) i i ( ) I A ( i ) ni ( 1 ) 4 ( 2 ) i ( ) ( i ) n ( 1 )3 ( 2 ) i i 8 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix : عبارتست ازnn با ابعادA چند جمله ای مشخصه ماتریس ( ) I A ( i ) ni i n n i :محاسبه چند جمله ای مینیمال i ( ) ( i ) n i i n n n i i i i مطلوبست چند جمله ای مشخصه و چند جمله ای مینیمال ماتریسهای زیر:)(ادامه2-3 مثال III) IV ) 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 A 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 ( ) I A ( i ) ni ( 1 ) 4 ( 2 ) i ( ) ( i ) n ( 1 ) 2 ( 2 ) i i ( ) I A ( i ) ni ( 1 ) 4 ( 2 ) i ( ) ( i ) n ( 1 ) 2 ( 2 ) i i 9 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix : عبارتست ازnn با ابعادA چند جمله ای مشخصه ماتریس ( ) I A ( i ) ni i n n i :محاسبه چند جمله ای مینیمال i ( ) ( i ) n i i n n n i i i i مطلوبست چند جمله ای مشخصه و چند جمله ای مینیمال ماتریسهای زیر:)(ادامه2-3 مثال V) 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 A 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 2 ( ) I A ( i ) ni ( 1 ) 4 ( 2 ) i ( ) ( i ) n ( 1 )( 2 ) i i 10 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix چند جمله ای دلخواه ) f(λو ماتریس Aبا ابعاد nnرا در نظر بگیرید. می توان ) f(λرا به صورت مقابل بیان نمود. ) f ( ) q( )( ) h( حال برای محاسبه ) f(Aداریم: )f ( A) q( A)( A) h( A حال با توجه به قضیه کیلی همیلتون: )f ( A) h( A )f ( A) q( A).0 h( A) h( A نکته :درجه ) h(؟ نکته مهم :چند جمله ای ) h(معادل ) f(λبر روی طیف Aنامیده میشود؟ نکته :محاسبه ) h(؟ 11 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix . دارای مقادیر ویژه غیر تکراری استA برای حالتی که ماتریسh() محاسبه f () q()() n1n1 ... 1 0 f ( ) q( )( ) h( ) : در رابطه فوق داریمA با قرار دادن مقادیر ویژه n1 n1 f (1 ) n11 ... 11 0 n1 f (2 ) n12 ... 12 0 f (1 ) q(1 )(1 ) n11 ... 11 0 f (2 ) q(2 )(2 ) n12 ... 12 0 ..................................... ...................................................... n1 f (n ) q(n )(n ) n1n ... 1n 0 n1 n1 f (n ) n1n ... 1n 0 : مجهول داریمn معادلهn پس از حل n1 , n2 , ...,1 , 0 12 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix محاسبه ) h(برای حالتی که ماتریس Aدارای مقادیر ویژه تکراری است. قضیه :2-3معادله ) f(λو ماتریس Aبا ابعاد nnبا معادله مشخصه زیر را در نظر بگیرید. where n i 1 ni m ni m ) ( ) ( i i 1 چند جمله ای ) h(از درجه n-1و معادل ) f(λبر روی طیف Aبصورت زیر تعریف میشود. h( ) .... n 1 n 1 1 0 پس از حل nمعادله nمجهول زیر ضرایب مجهول ) h(محاسبه می شود. f l ( i ) h l ( i ) for l 0 , 1 , ... , ni 1 and i 1, 2 , ..., m که در این رابطه: و نهایتا: 13 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 l l d f ( ) d ) h ( l f l ( ) , h ( ) d l d l )f ( A) h( A lecture 3 Function of Square Matrix .A100 مطلوبست محاسبه:3-3 مثال 0 1 A 1 2 ( A) I A .f(λ)=λ100 فرض کنید . محاسبه شودA حال باید مقادیر ویژه 1 2 2 1 1 2 1 2 1 : را بصورت زیر در نظر بگیریمh() حال باید h( ) 0 1 h( ) 99 100 A100 f (1) h(1) (1)100 0 1 f (1) h(1) 100(1)99 1 : عبارتست ازh() حال 1 0 0 1 99 100 99 100 14 0 1 1 2 100 101 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix 0 0 2 A 0 1 0 1 0 3 eAt مطلوبست محاسبه:4-3 مثال .f(λ)=eλt فرض کنید . محاسبه شودA حال باید مقادیر ویژه ( A) I A ( 1)2 ( 2) 1 2 1, 3 2 : را بصورت زیر در نظر بگیریمh() حال باید h( ) 0 1 22 f (1) h(1) et 0 1 2 0 2tet e2t f (1) h(1) tet 1 22 1 3tet 2et 2e2t f (2) h(2) e2t 0 21 42 2e e e I A A .... 0 e e t At 2t 2 0 1 0 2e 2e e 0 0 2e e t t 2 2t 2 tet et e2t : عبارتست ازf(A) حال 2t t 2t t 15 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix 0 2 2 A 0 1 0 1 1 3 eAt مطلوبست محاسبه:5-3 مثال .f(λ)=eλt فرض کنید . محاسبه شودA حال باید مقادیر ویژه ( A) I A ( 1)2 ( 2) 1 2 1, 3 2 : را بصورت زیر در نظر بگیریمh() حال باید h( ) 0 1 22 f (1) h(1) et 0 1 2 0 2tet e2t f (1) h(1) tet 1 22 1 3tet 2et 2e2t f (2) h(2) e2t 0 21 42 2 tet et e2t : عبارتست ازf(A) حال 2e e e I A A .... 0 e e t At 2t 2 0 1 t 2 2t t 2te e te t t 2e 2e 0 2e e t 2t 2t t !مقایسه با مثال قبل 16 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix 1 1 0 0 0 1 0 1 Aˆ 0 0 1 1 0 0 0 1 e Aˆ t مطلوبست محاسبه:6-3 مثال .f(λ)=eλt فرض کنید 1 2 3 4 1 h() 0 1 ( 1 ) 2 ( 1 )2 3 ( 1 )3 : عبارتست ازA مقادیر ویژه : را بصورت زیر در نظر بگیریمh() حال باید f (1 ) h(1 ) f (1 ) 0 f 1 (1 ) h1 (1 ) f 1 (1 ) 1 f 2 (1 ) h2 (1 ) f 2 (1 ) 22 f 3 (1 ) h3 (1 ) f 3 (1 ) 63 f (1 ) 0 ˆ f ( A) 0 0 f 1 (1 ) / 1! f 2 (1 ) / 2! f (1 ) 0 f 1 (1 ) / 1! f (1 ) 0 0 f 3 (1 ) / 3! f 2 (1 ) / 2! f 1 (1 ) / 1! f (1 ) e 1t 0 ˆ e At 0 0 t te 1 t e1 0 0 t t t 2e 1 / 2! t 3e 1 / 3! 1t 2 1t te t e / 2! t t e1 te 1 1t 0 e 17 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix 1 1 0 0 0 1 0 1 A 0 0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 1t e 0 e At 0 0 0 1t te t e1 0 0 0 2 1t 0 0 0 1 2 t e / 2! 0 t te 1 0 t e1 0 0 e 2 t 0 0 e ( وsI - A) مطلوبست محاسبه:7-3 مثال At 0 0 1 s 0 1 2t 0 te e 2t 1 ( sI A) 0 0 0 -1 :حال با توجه به مثال قبل داریم 1 s 1 2 1 s 1 0 1 s 1 3 1 s 1 2 1 s 1 0 0 0 0 0 1 s 2 0 0 0 0 0 1 2 s 2 1 s 2 18 0 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix e 1 t t t 2 2 2! ... t n n n! ... :سری نمایی (I ) : در رابطه فوق داریمA با قرار دادن 2 n t t e I tA A ... A ... 2! n! At 2 e I e 1 e e e d e Ae e A dt A ( t1 t2 ) 0 At n e At At At1 At2 At e At خواص مهم At ( مطلوبست اثبات چهار خاصیت فوقI) با کمک رابطه:1-3 تمرین e ( A B ) t e e At Bt :و خاصیت خیلی مهم ........:ولی در حالت خاص 19 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Function of Square Matrix e 1 t t t 2 2 2! ... t n n n! 2 :سری نمایی ... : در رابطه فوق داریمA با قرار دادن n t t e I tA A ... A ... 2! n! At 2 n t L s k! :می دانیم k Le At s 1 ( k 1 ) :پس I s A s A ... s 2 3 2 n 1 A ... n :با قدری ساده سازی داریم Le At ( sI A) 1 e L ( sI A) At 1 1 20 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Lyapunov Equation معادله مقابل را در نظر بگیرید. n m n m AM MB C این معادله ،معادله لیاپانوف نام دارد و در واقع دارای nmمعادله m m و nmمجهول (درایه های ماتریس )Mمی باشد. یادآوری: n n n 1 Ax y m n m 1 معادله لیاپانوف نیز بصورت زیر قابل نمایش است: n m n m AM MB C 21 حل معادله لیاپانوفM lyap ( A, B,C ) : Dr. Ali Karimpour Nov 2013 m m n n lecture 3 Lyapunov Equation Ax y معادله خطی جبری: اسکالر مقدار ویژه Aنام دارد اگر بردار غیر صفر vیافت شود که معادله لیاپانوف: n m n m AM MB C m m 22 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 n n lecture 3 Some Useful Formula ماتریسهای مربعی هستند در این صورتB وA فرض کنید ( AB) min ( A), ( B) ماتریسهای مربعی دلخواه غیر منفرد هستندD وC فرض کنید ( AC) ( A) ( DA) است در این صورتnm ماتریسB وmn ، A فرض کنید det( I m AB ) det( I n BA) : برای اثبات فرض کنید I A N 0 I m n I 0 Q B I m n I A P B I m n P) det( NP) det(QP) det(PI n) BA) det(I mdet( AB 23 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Quadratic Form and Orthogonal Matrix ماتریسهای متقارن و فرم مجذوری (مربعی) و ماتریس متعامد (یکانی) تعریف :1-3یک ماتریس M R nnمتقارن ) (symmetricنامیده می شود اگر ترانهاده آن ماتریس با خودش برابر باشد .یعنی: T M M تعریف :2-3برای یک ماتریس متقارن Mو هر بردار xعبارت xTMxفرم مجذوری (مربعی) نامیده می شود. تعریف :3-3یک ماتریس M R nnمتعامد ) (orthogonalنامیده می شود اگر تمام ستونهای آن متعامد یکه باشند .در این ماتریسها: 1 24 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 M M I, M M T T lecture 3 Quadratic Form and Positive Definiteness قضیه :3-3برای هر ماتریس حقیقی متقارن ،Mیک ماتریس متعامد Qوجود دارد بگونه ای که: M QDQ or D Q MQ T T ماتریس ،Dیک ماتریس قطری است که مقادیر ویژه Mحقیقی بوده و بر روی قطر Dقرار دارد و ستونهای Qهم بردارهای ویژه Mمی باشد. اثبات :واضح است که ماتریس ،Dتبدیل همانندی ماتریس Mاست پس برای اثبات قضیه کافی است نشان دهیم که مقادیر ویژه Mحقیقی است -بردار ویژه توسعه یافته نداریم و -ماتریس Qمتعامد استفرض کنید مقادیر ویژه Mاست پس v Mv v v v Mv v v Mv v حقیقی است تمرین :4-3نشان دهید برای یک ماتریس مربعی متقارن بردار ویژه توسعه یافته نداریم و ماتریس تبدیل به فرم قطری می تواند متعامد باشد. حقیقی 25 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 * * * * lecture 3 Quadratic Form and Positive Definiteness ماتریسهای معین تعریف :4-3یک ماتریس متقارن M R nnمثبت معین ) (positive definiteنامیده می شود ) (M>0اگر برای هر x R nداشته باشیم x M xR T تعریف :5-3یک ماتریس متقارن M R nnمنفی معین ) (negative definiteنامیده می شود ) (M<0اگر برای هر x R nداشته باشیم x M xR T تعریف :6-3یک ماتریس متقارن M R nnمثبت نیمه معین )(positive semi definite نامیده می شود ) (M≥0اگر برای هر x R nداشته باشیم x M x R 0 T تعریف :7-3یک ماتریس متقارن M R nnمنفی نیمه معین )(negative semi definite نامیده می شود ) (M0اگر برای هر x R nداشته باشیم 26 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 x M x R 0 T lecture 3 Quadratic Form and Positive Definiteness قضیه :4-3ماتریس حقیقی متقارن ،Mمثبت معین (مثبت نیمه معین) است اگر و فقط اگر هر کدام از شرایط زیر برقرار باشد. -1تمام مقادیر ویژه ماتریس ،Mمثبت (مثبت یا صفر) باشد. -2تمام کهادهای یا ماینورهای اصلی مقدم ماتریس ،Mمثبت (مثبت یا صفر) باشد. -3ماتریس غیر منفرد Nبا ابعاد nnوجود داشته باشد که ( M=NTNماتریس غیر منفرد Nبا ابعاد nnو یا ماتریس Nبا ابعاد mnبا m<nوجود داشته باشد که )M=NTN 27 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Quadratic Form and Positive Definiteness قضیه :5-3 -1ماتریس ،Hبا ابعاد mnو فرض m ≥ nدارای رتبه nاست اگر و فقط اگر ماتریس HTHکه بعد nnدارد دارای رتبه nبوده یا det(HTH)≠0 -2ماتریس ،Hبا ابعاد mnو فرض m nدارای رتبه mاست اگر و فقط اگر ماتریس HHTکه بعد mmدارد دارای رتبه mبوده یا det(HHT)≠0 اثبات :قسمت اول را اثبات می کنیم و قسمت دوم بصورت مشابه اثبات می شود .واضح است که باید در طرف قضیه اثبات شود یعنی نشان دهیم: (H H ) n (H ) n T ) (I فرض کنیم رتبه Hمساوی nنباشد پس بردار غیر صفر vوحود دارد به قسمی که: تناقض Hv 0 H Hv 0 ) ( II (H ) n (H H ) n T T فرض کنیم رتبه HTHمساوی nنباشد پس بردار غیر صفر vوحود دارد به قسمی که: تناقض 28 H Hv 0 v H Hv 0 ( Hv) Hv Hv 0 Hv 0 2 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 2 T T T T lecture 3 Singular Value Decomposition (SVD) YCll و ماتریسهای یکانی کهRlm در اینصورت ماتریسMClm فرض کنید که:6-3 قضیه M YU H S 0 0 0 1 0 0 2 S . . 0 0 0 ... 0 ... . ... r : وجود دارد به قسمی کهUCmm و که ... 1 2 ........ r 0 Y [ y1 , y2 ,......,yl ], U [u1 , u 2 ,......,u m ] ....................... ها عبارتست ازi که در رابطه فوق ....................... عبارتست ازY ستونهای ماتریس ....................... عبارتست ازU ستونهای ماتریس 29 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Singular Value Decomposition (SVD) 1 2 1 M 3 4 1 4 2 8 مطلوبست تجزیه مقادیر تکین ماتریس مقابل:8-3 مثال 0 0.50 0.33 0.80 0.04 0.53 0.85 9.77 0 M 0.38 0.77 0.51 . 0 4.53 0 . 0.35 0.77 0.53 0.92 0.34 0.17 0 0 0 0.79 0.55 0.27 0.50 u1 0.35 0.79 0.04 Mu1 9.770.38 9.77 y1 0.92 0.80 u3 0.53 0.27 0.33 u 2 0.77 0.55 H 0.53 Mu2 4.53 0.77 4.53y2 0.34 Has no affect on the output or Mu3 0 ....................... عبارتست ازM فضای رنج ماتریس ....................... عبارتست ازM پوچ ماتریس30فضای Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Norm of vectors p-norm is: x p p ai i 1 p For p=1 we have 1-norm or sum norm p 1 x 1 ai i 1/ 2 For p=2 we have 2-norm or euclidian norm For p=∞ we have ∞-norm or max norm 2 x 2 ai i x max ai i 31 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Norm of matrices .نرم برداری را می توان به ماتریسها هم گسترش داد Sum matrix norm (extension of 1-norm of vectors) is: A sum aij i, j Frobenius norm (extension of 2-norm of vectors) is: A F a 2 ij i, j aij Max element norm (extension of max norm of vectors) is: A max max i, j 32 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Induced matrix norm یک نرم برای ماتریسها نرم ماتریسی نامیده می شود اگر دارای خاصیت زیر باشد: AB A . B نرم القایی بصورت زیر تعریف می شود: p A ip max Ax هر نرم القایی نرم ماتریسی است. 33 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 x p 1 lecture 3 Matrix norm for matrices A ip max Ax x p 1 p : در رابطه نرم القایی داریمp=1 با فرض A i1 max Ax 1 max aij x 1 1 j Maximum column sum i : در رابطه نرم القایی داریمp= با فرض A i max Ax max aij x 1 i Maximum row sum j : در رابطه نرم القایی داریمp=2 با فرض A i 2 max Ax 2 max x 2 1 x 2 1 Ax x 2 1 ( A) max ( A) ( A) 2 34 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 Exercises تمرینها تمرین :1-3با کمک رابطه ... روابط زیر را اثبات کنید. d e Ae e A dt At At At t n n !n At t 2 2 ... e !2 e 1 t t e 1 At2 At e e At1 ) A ( t1 t2 e e I 0 تمرین :3-3نشان دهید در یک ماتریس مربعی با مقادیر ویژه مجزا ،بردارهای ویژه از هم مستقل n ) هستند( .راهنمایی :اثبات با برهان خلف و تشکیل ( A I )....( A I ) v i i k 1 n 2 تمرین :4-3نشان دهید برای یک ماتریس مربعی متقارن بردار ویژه توسعه یافته نداریم و ماتریس تبدیل به فرم قطری می تواند متعامد باشد( .راهنمایی :اثبات با برهان خلف) 35 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 تمرینها Exercises تمرین :5-3نشان دهید اگر λمقدار ویژه ماتریس Aبوده و xبردار ویژه متناظر آن باشد در اینصورت ) f(λمقدار ویژه ماتریس ) f(Aبوده و xبردار ویژه متناظر آن است. تمرین :6-3نشان دهید توابع یک ماتریس خاصیت جابجایی دارد یعنی: )f(A)g(A)=g(A)f(A تمرین :7-3فرض کنید مطلوبست تعیین Bبگونه ای که . eB=C نشان دهید که اگر λi=0باشد آنگاه Bوجود ندارد. حال فرض کنید مطلوبست تعیین Bبگونه ای که . eB=Cآیا درست است که برای هر Cغیر منفرد ماتریس Bوجود دارد که eB=C 0 0 0 0 3 0 0 2 C 0 0 1 1 C 0 0 0 تمرین :8-3اگرماتریس Aمتقارن باشد رابطه بین مقادیر ویژه و مقادیر تکین چیست؟ (راهنمایی :در ماتریسهای متقارن داریم)A=A2 : 36 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 lecture 3 تمرینها تمرین :9-3 تمرین :10-3 تمرین :11-3تکرار 9-3برای ماتریسهای زیر 37 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 Exercises lecture 3 تمرینها تمرین :12-3 تمرین :13-3 تمرین :14-3 تمرین :15-3نشان دهید که: 38 Dr. Ali Karimpour Nov 2013 Exercises lecture 3 Answers to selected problems :7-3 پاسخ تمرین :11-3 پاسخ تمرین :14-3 پاسخ تمرین 39 Dr. Ali Karimpour Nov 2013