Chapter 18: Problem 6
Haben ähnliche Matrizen dieselben Eigenwerte? Haben diese dann gegebenenfalls auch dieselben algebraischen und geometrischen Vielfachheiten?
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Chapter 18: Problem 6
Haben ähnliche Matrizen dieselben Eigenwerte? Haben diese dann gegebenenfalls auch dieselben algebraischen und geometrischen Vielfachheiten?
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Haben die quadratischen \(n \times n\)-Matrizen \(A\) und \(A^{T}\) dieselben Eigenwerte? Haben diese gegebenenfalls auch dieselben algebraischen und geometrischen Vielfachheiten?
Wir betrachten vier Populationen unterschiedlicher Arten \(a_{1}, a_{2}, a_{3}, a_{4}\). Vereinfacht nehmen wir an, dass bei einem Fortpflanzungszyklus, der für alle vier Arten gleichzeitig stattfindet, die vier Arten mit einer gewissen Häufigkeit mutieren, aber es entstehen bei jedem solchen Zyklus wieder nur diese vier Arten. Mit \(f_{i j}\) bezeichnen wir die Häufigkeit, mit der \(a_{i}\) zu \(a_{j}\) mutiert. Die folgende Matrix gibt diese Häufigkeiten wieder \(-\) dabei gelte \(0 \leq t \leq 1:\) $$ \boldsymbol{F}=\left(\begin{array}{cccc} 1 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & 1-t & t & t \\ 0 & t & 1-t & t \\ 0 & t & t & 1-t \end{array}\right) $$ Gibt es nach hinreichend vielen Fortpflanzungszyklen eine Art, die dominiert?
Geben Sie die Eigenwerte und Eigenvektoren der folgenden Matrizen an: (a) \(\boldsymbol{A}=\left(\begin{array}{cc}3 & -1 \\ 1 & 1\end{array}\right) \in \mathbb{R}^{2 \times 2}\) (b) \(\boldsymbol{B}=\left(\begin{array}{ll}0 & 1 \\ 1 & 0\end{array}\right) \in \mathbb{C}^{2 \times 2}\) (c) \(\boldsymbol{C}=\left(\begin{array}{ll}a & b \\ b & d\end{array}\right) \in \mathbb{R}^{2 \times 2}\)
Gegeben ist eine elastische Membran im \(\mathbb{R}^{2}\), die von der Einheitskreislinie \(x_{1}^{2}+x_{2}^{2}=1\) berandet wird. Bei ihrer (als lineare Abbildung angenommene) Verformung gehe der Punkt \(\left(\begin{array}{l}v_{1} \\ v_{2}\end{array}\right)\) in den Punkt \(\left(\begin{array}{l}5 v_{1}+3 v_{2} \\ 3 v_{1}+5 v_{2}\end{array}\right)\) über. (a) Welche Form und Lage hat die ausgedehnte Membran? (b) Welche Geraden durch den Ursprung werden auf sich abgebildet?
Gegeben sind die verschiedenen Eigenwerte \(\lambda_{1}, \ldots, \lambda_{r}\) einer Matrix \(\boldsymbol{A} \in \mathbb{C}^{n \times n} .\) Für jedes \(j \in\\{1, \ldots, r\\}\) bezeichnen wir mit \(\boldsymbol{v}_{j} \in \mathbb{C}^{n}\) einen Eigenvektor von \(\boldsymbol{A}\) zum Eigenwert \(\lambda_{j}\). Weiter erklären wir für jedes \(j \in\\{1, \ldots, r\\}\) die Abbildung \(\boldsymbol{y}_{j}: \mathbb{R} \rightarrow \mathbb{C}^{n}\) durch $$ \boldsymbol{y}_{j}(t)=\mathrm{e}^{\lambda_{j} t} \boldsymbol{v}_{j} $$ Begründen Sie, dass \(\boldsymbol{y}_{1}, \ldots, \boldsymbol{y}_{r}\) Lösungen der Differenzialgleichung \(\boldsymbol{y}^{\prime}=\boldsymbol{A} \boldsymbol{y}\) sind. Zeigen Sie auch, dass die Abbildungen \(\boldsymbol{y}_{1}, \ldots, \boldsymbol{y}_{r}\) linear unabhängig sind.
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