Egenvärden och egenvektorer

Relaterede dokumenter
Egenværdier og egenvektorer

Lineær algebra: Egenværdier, egenvektorer, diagonalisering

Diagonalisering. Definition (diagonaliserbar)

DesignMat. Preben Alsholm. September Egenværdier og Egenvektorer. Preben Alsholm. Egenværdier og Egenvektorer

Nøgleord og begreber. Definition 15.1 Den lineære 1. ordens differentialligning er

Oversigt [S] 7.3, 7.4, 7.5, 7.6; [LA] 15, 16, 17

Besvarelser til Lineær Algebra med Anvendelser Ordinær Eksamen 2016

Ekstremum for funktion af flere variable

Besvarelser til Lineær Algebra Ordinær Eksamen Juni 2017

Besvarelser til Lineær Algebra Ordinær Eksamen Juni 2018

Besvarelser til Lineær Algebra Ordinær Eksamen - 5. Januar 2018

Reeksamen i Lineær Algebra. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet

Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag Side 1 av 3 Faglig kontakt under eksamen: Carl Fredrik Berg Telefon: 7359

Chapter 3. Modulpakke 3: Egenværdier. 3.1 Indledning

Symmetriske og ortogonale matricer Uge 7

Anvendt Lineær Algebra

Symmetriske og ortogonale matricer Uge 6

Københavns Universitet, Det naturvidenskabelige Fakultet. Forelæsningsnote 8. (NB: Noten er ikke en del af pensum)

Symmetriske matricer

Besvarelser til Lineær Algebra Reeksamen August 2016

Differentialligninger Hvad beskriver en differentialligning? Hvordan noget ændrer sig (oftest over tid). Tangenthældninger langs en kurve.

(Prøve)eksamen i Lineær Algebra

9.1 Egenværdier og egenvektorer

Lineær Algebra eksamen, noter

Reeksamen i Lineær Algebra

LiA 5 Side 0. Lineær algebra Kursusgang 5

Besvarelser til Lineær Algebra Ordinær eksamen - 6. Juni 2016

Sylvesters kriterium. Nej, ikke mit kriterium. Sætning 9. Rasmus Sylvester Bryder

Eksamen i Lineær Algebra

Mat10 eksamensspørgsmål

(Prøve)eksamen i Lineær Algebra

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Lineær Algebra

Eksamen i Lineær Algebra. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet

Sandt/falsk-opgave: Diskuter opgave 23 side 12 i gruppen, men husk at begrunde jeres svar, som teksten før opgave 23 kræver!

Guövik 3:1 GUÖ 3: rudnicki / agergaard / cand. arch

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Lineær Algebra

Oversigt [LA] 10, 11; [S] 9.3

DesignMat Uge 5 Systemer af lineære differentialligninger II

DesignMat Uge 4 Systemer af lineære differentialligninger I

DesignMat Uge 1 Gensyn med forårets stof

Noter til Lineær Algebra

LinAlg 2013 Q3. Tobias Brixen Mark Gottenborg Peder Detlefsen Troels Thorsen Mads Buch 2013

Modulpakke 3: Lineære Ligningssystemer

Nøgleord og begreber Separable ligninger 1. ordens lineær ligning August 2002, opgave 7 Rovdyr-Byttedyr system 1. ordens lineært system Opgave

Ekstremumsbestemmelse

FIRST LEGO League. Borlänge 2012

Eksamen i Lineær Algebra

Bash-scriptning. Linuxadministration I 1DV417

Ølopgaver i lineær algebra

Referat af projektkoordineringsmøde den 25. januar 2007 på Miljøcenter Århus

Skriftlig eksamen Vejledende besvarelse MATEMATIK B (MM02)

Eksamen i Lineær Algebra

Egenværdier og egenvektorer

Eksamen i Lineær Algebra

Oversigt [S] 7.3, 7.4, 7.5, 7.6; [DL] 1, 2

Oversigt Matematik Alfa 1, August 2002

Ett osynligt kontrakt mellan elever och lärare

Model Brugsanvisning Bruksanvisning

Papir, glas, støbejern, elge og vandmølle

Sandt/falsk-opgave: Diskuter opgave 23 side 12 i gruppen, men husk at begrunde jeres svar, som teksten før opgave 23 kræver!

Brug byen / Använd staden

VÄGLEDNING/VEJLEDNING/VEILEDNING. Måla ansikten Mal ansigter

INTERNATIONALISER DIN UDDANNELSE I DANMARK ELLER I SVERIGE BYGG DIN EGEN BRO TILL DEN GLOBALA ARBETSMARKNADEN

Eksamen i Lineær Algebra

Besvarelser til de to blokke opgaver på Ugeseddel 7

Panduro Hobbys FÄRGSKOLA FARVE/FARGESKOLE

Oversigt Matematik Alfa 1, Januar 2003

MATEMATIK 1 LINEÆR ALGEBRA OG DYNAMISKE SYSTEMER 2. september 2008 Oversigt nr. 1

Calculus Uge

Lineær Algebra F08, MØ

Køkken/brevvægt. Manual

Lineær Algebra Dispositioner

Lineær algebra Kursusgang 6

POD Probability of Detection

Delebilisme som alternativ til privatbilismen

FIRST LEGO League. Horsens Torstedskolen-6a-3. Lagdeltakere:

Index. Logotyp 03. Färg 07. Typografi 09. Grafiska element 11. Fotografi 13. Video 15

Ligningssystemer - nogle konklusioner efter miniprojektet

at børnerettighedsperspektivet integreres systematisk i ministerrådets virksomhed, på justits- og menneskerettighedsområderne

Bra design har alltid handlat om tidlösa produkter som har en känsla av kvalitet.

Biologisk model: Epidemi

D. C. Lay: Linear algebra and its applications, Third Edition Update, Addison Wesley;

Eksamen i Lineær Algebra

Tips & Idéer. Smycken av metall- och wiretråd Smykker af metal- og wiretråd/smykker av metall- og wiretråd

Du kan även få vattenpassen i 120+, och 180+ som har sina fördelar både vid golvläggning och vid tak läggning.

DesignMat Egenværdier og Egenvektorer

Futura Z Gateway B E TJ E N I N G S V E J L E D N I N G W W W. N E O T H E R M. D K

MPT MPT 325 / AS Inpressningsdjup. Bredd maskin / vänd Bredde maskine / drejet mm. Offset

Introduktion. 5 års ombytningsgaranti

FIRST LEGO League. Västerås Superseniorerna. Lagdeltakere:

D. C. Lay: Linear algebra and its applications, Third Edition Update, Addison Wesley;

LinAlgDat 2014/2015 Google s page rank

Lineær algebra 1. kursusgang

MATEMATIK 1 LINEÆR ALGEBRA OG DYNAMISKE SYSTEMER 1. september 2009 Oversigt nr. 1

Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. 3) Angiv en enhedsvektor u så at den retningsafledede D u f(5, 2) er 0.

FIRST LEGO League. Horsens 2012

FIRST LEGO League. Horsens 2012

Opgave 1 - løsning 1) De partielle afledede beregnes. Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. f x = y 1 (x + y) 2.

Krafthylsor/Krafttopper

Lineære 1. ordens differentialligningssystemer

Transkript:

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Carmen Arévalo 2010-02-01 Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 1 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Översikt Introduktion: Grundläggande definitioner Karakteristiska polynomet i MATLAB Potensmetoden Visualisering av egenvärden och egenvektorer Skiftade potensmetoden Invers iteration Egenvärden, egenvektorer och diagonalisering i MATLAB Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 2 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Definitioner Diagonalisering Skalären λ är en egenvärde till matrisen A om Ax = λx, x 0 och vektorn x är en (motsvarande) egenvektor till A. ( ) ( ) ( ) ( ) ( 9 5 5 5 9 5 1 = 10, 1 5 1 1 1 5 1 ) ( 1 = 4 1 ) Om A är en n n matris, är p A (λ) = det(λi A) ett n-grad polynom som kallas för det karakteristiska polynomet för A. ( ) λ 9 5 det(λi A) = det 1 λ 5 = (λ 9) (λ 5) 5 = λ 2 14λ + 40 Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 3 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Definitioner Diagonalisering Skalären λ är en egenvärde till matrisen A om Ax = λx, x 0 och vektorn x är en (motsvarande) egenvektor till A. ( ) ( ) ( ) ( ) ( 9 5 5 5 9 5 1 = 10, 1 5 1 1 1 5 1 ) ( 1 = 4 1 ) Om A är en n n matris, är p A (λ) = det(λi A) ett n-grad polynom som kallas för det karakteristiska polynomet för A. ( ) λ 9 5 det(λi A) = det 1 λ 5 = (λ 9) (λ 5) 5 = λ 2 14λ + 40 Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 3 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Satser Diagonalisering Om Ax = λx så gäller att ca har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet cλ, A + ci har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet λ + c, A n har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet λ n, A 1 har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet 1/λ (om A är inverterbar). Egenvärdena till A är nollställena till p A. Egenvektorerna är lösningarna till (λi A)x = 0. ( ) λ 9 5 det = λ 2 14λ + 40 1 λ 5 = (λ 10) (λ 4) Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 4 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Satser Diagonalisering Om Ax = λx så gäller att ca har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet cλ, A + ci har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet λ + c, A n har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet λ n, A 1 har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet 1/λ (om A är inverterbar). Egenvärdena till A är nollställena till p A. Egenvektorerna är lösningarna till (λi A)x = 0. ( ) λ 9 5 det = λ 2 14λ + 40 1 λ 5 = (λ 10) (λ 4) Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 4 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Satser Diagonalisering Om Ax = λx så gäller att ca har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet cλ, A + ci har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet λ + c, A n har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet λ n, A 1 har egenvektorn x med motsvarande egenvärdet 1/λ (om A är inverterbar). Egenvärdena till A är nollställena till p A. Egenvektorerna är lösningarna till (λi A)x = 0. ( ) λ 9 5 det = λ 2 14λ + 40 1 λ 5 = (λ 10) (λ 4) Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 4 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Diagonaliserbara matriser Diagonalisering En n n matris A är diagonaliserbar om det finns en matris S och en diagonalmatris D så att S 1 AS = D Detta betyder att det finns n linjärt oberoende egenvektorer till A. Kolonnerna i S är egenvektorerna och diagonalelementen i D är motsvarande egenvärden. ( 5 1 1 1 ) 1 ( 9 5 1 5 ) ( 5 1 1 1 ) = ( 10 0 0 4 ) Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 5 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Diagonaliserbara matriser Diagonalisering En n n matris A är diagonaliserbar om det finns en matris S och en diagonalmatris D så att S 1 AS = D Detta betyder att det finns n linjärt oberoende egenvektorer till A. Kolonnerna i S är egenvektorerna och diagonalelementen i D är motsvarande egenvärden. ( 5 1 1 1 ) 1 ( 9 5 1 5 ) ( 5 1 1 1 ) = ( 10 0 0 4 ) Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 5 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Symmetriska matriser Diagonalisering Om A T = A, gäller det att egenvektorer svarande mot olika egenvärden är ortogonala, alla egenvärden är reella, A är diagonaliserbar och S T AS = D med S ortogonal. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 6 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Symmetriska matriser Diagonalisering Om A T = A, gäller det att egenvektorer svarande mot olika egenvärden är ortogonala, alla egenvärden är reella, A är diagonaliserbar och S T AS = D med S ortogonal. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 6 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Symmetriska matriser Diagonalisering Om A T = A, gäller det att egenvektorer svarande mot olika egenvärden är ortogonala, alla egenvärden är reella, A är diagonaliserbar och S T AS = D med S ortogonal. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 6 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Symmetriska matriser Diagonalisering Om A T = A, gäller det att egenvektorer svarande mot olika egenvärden är ortogonala, alla egenvärden är reella, A är diagonaliserbar och S T AS = D med S ortogonal. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 6 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Lösning av karakteristiska polynomet i MATLAB För att hitta ett polynoms nollställen, konstruerar MATLAB en matris som har det givna polynomet som karakteristiskt polynom och bestämmer matrisens egenvärden. Därför är det inte rimligt att bestämma egenvärdena i MATLAB genom att beräkna nollställena till karakteristiska polynomet. Istället använder MATLAB en iterativ metod. Man börjar med en gissning x 0 till lösningen x, och genererar en sekvens {x 0, x 1, x 2,... } som konvergerar mot x. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 7 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Potensmetoden Potensmetoden är en iterativ metod för att beräkna en egenvektor. Antag att A är en diagonaliserbar n n matris med reella egenvärden och λ 1 > λ 2 λ 3 λ n. Antag att v 1, v 2,..., v n är en bas av egenvektorer som svarar mot λ 1, λ 2,..., λ n. Startvektorn x 0 kan skrivas som x 0 = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n. Kom ihåg att Ax = λx A k x = λ k x. A k x 0 = λ k 1v 1 + c 2 λ k 2v 2 + + c n λ k nv n A k ( ) x k ( ) k 0 λ2 λn λ k = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n 1 λ 1 λ 1 När k är stort har A k x 0 (nästan) samma riktning som egenvektorn v 1. Kom ihåg att om v är en egenvektor så är cv en egenvektor. Därför kan vi säga att x k = A k x 0 närmar sig den egenvektor som motsvarar det egenvärde med största absolutbelopp. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 8 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Potensmetoden Potensmetoden är en iterativ metod för att beräkna en egenvektor. Antag att A är en diagonaliserbar n n matris med reella egenvärden och λ 1 > λ 2 λ 3 λ n. Antag att v 1, v 2,..., v n är en bas av egenvektorer som svarar mot λ 1, λ 2,..., λ n. Startvektorn x 0 kan skrivas som x 0 = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n. Kom ihåg att Ax = λx A k x = λ k x. A k x 0 = λ k 1v 1 + c 2 λ k 2v 2 + + c n λ k nv n A k ( ) x k ( ) k 0 λ2 λn λ k = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n 1 λ 1 λ 1 När k är stort har A k x 0 (nästan) samma riktning som egenvektorn v 1. Kom ihåg att om v är en egenvektor så är cv en egenvektor. Därför kan vi säga att x k = A k x 0 närmar sig den egenvektor som motsvarar det egenvärde med största absolutbelopp. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 8 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Potensmetoden Potensmetoden är en iterativ metod för att beräkna en egenvektor. Antag att A är en diagonaliserbar n n matris med reella egenvärden och λ 1 > λ 2 λ 3 λ n. Antag att v 1, v 2,..., v n är en bas av egenvektorer som svarar mot λ 1, λ 2,..., λ n. Startvektorn x 0 kan skrivas som x 0 = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n. Kom ihåg att Ax = λx A k x = λ k x. A k x 0 = λ k 1v 1 + c 2 λ k 2v 2 + + c n λ k nv n A k ( ) x k ( ) k 0 λ2 λn λ k = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n 1 λ 1 λ 1 När k är stort har A k x 0 (nästan) samma riktning som egenvektorn v 1. Kom ihåg att om v är en egenvektor så är cv en egenvektor. Därför kan vi säga att x k = A k x 0 närmar sig den egenvektor som motsvarar det egenvärde med största absolutbelopp. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 8 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Potensmetoden Potensmetoden är en iterativ metod för att beräkna en egenvektor. Antag att A är en diagonaliserbar n n matris med reella egenvärden och λ 1 > λ 2 λ 3 λ n. Antag att v 1, v 2,..., v n är en bas av egenvektorer som svarar mot λ 1, λ 2,..., λ n. Startvektorn x 0 kan skrivas som x 0 = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n. Kom ihåg att Ax = λx A k x = λ k x. A k x 0 = λ k 1v 1 + c 2 λ k 2v 2 + + c n λ k nv n A k ( ) x k ( ) k 0 λ2 λn λ k = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n 1 λ 1 λ 1 När k är stort har A k x 0 (nästan) samma riktning som egenvektorn v 1. Kom ihåg att om v är en egenvektor så är cv en egenvektor. Därför kan vi säga att x k = A k x 0 närmar sig den egenvektor som motsvarar det egenvärde med största absolutbelopp. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 8 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Potensmetoden Potensmetoden är en iterativ metod för att beräkna en egenvektor. Antag att A är en diagonaliserbar n n matris med reella egenvärden och λ 1 > λ 2 λ 3 λ n. Antag att v 1, v 2,..., v n är en bas av egenvektorer som svarar mot λ 1, λ 2,..., λ n. Startvektorn x 0 kan skrivas som x 0 = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n. Kom ihåg att Ax = λx A k x = λ k x. A k x 0 = λ k 1v 1 + c 2 λ k 2v 2 + + c n λ k nv n A k ( ) x k ( ) k 0 λ2 λn λ k = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n 1 λ 1 λ 1 När k är stort har A k x 0 (nästan) samma riktning som egenvektorn v 1. Kom ihåg att om v är en egenvektor så är cv en egenvektor. Därför kan vi säga att x k = A k x 0 närmar sig den egenvektor som motsvarar det egenvärde med största absolutbelopp. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 8 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Potensmetoden Potensmetoden är en iterativ metod för att beräkna en egenvektor. Antag att A är en diagonaliserbar n n matris med reella egenvärden och λ 1 > λ 2 λ 3 λ n. Antag att v 1, v 2,..., v n är en bas av egenvektorer som svarar mot λ 1, λ 2,..., λ n. Startvektorn x 0 kan skrivas som x 0 = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n. Kom ihåg att Ax = λx A k x = λ k x. A k x 0 = λ k 1v 1 + c 2 λ k 2v 2 + + c n λ k nv n A k ( ) x k ( ) k 0 λ2 λn λ k = c 1 v 1 + c 2 v 2 + + c n v n 1 λ 1 λ 1 När k är stort har A k x 0 (nästan) samma riktning som egenvektorn v 1. Kom ihåg att om v är en egenvektor så är cv en egenvektor. Därför kan vi säga att x k = A k x 0 närmar sig den egenvektor som motsvarar det egenvärde med största absolutbelopp. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 8 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Normalisering av potensmetoden För att hindra vektorerna att bli för stora, normaliserar vi under varje steg: Givet matrisen A, gissa x 0 och iterera y n+1 = Ax n x n+1 = y n+1 / y n+1 2 fortsätt tills x n+1 x n 2 < tol där tol är ett litet tal vi väljer. A=rand(n,n) v=rand(n,1) % dif=1; tol=1e-6; for k=1:20 % eller while dif>tol y=v; v=a*y; v=v/norm(v) % dif=norm(y-v); end Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 9 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Rayleighkvot Om vi har en egenvektor v kan vi beräkna det motsvarande egenvärdet: Av = λx v T Av = λv T v λ = v T Av v T v v T Av v T v kallas för Rayleighkvot Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 10 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Invers iteration Om A är inverterbar, Ax = λx A 1 x = (1/λ)x Vi kan beräkna egenvektorn svarande mot egenvärdet med det minsta absolutbeloppet med iterationen x n+1 = A 1 x n. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 11 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Invers iteration Om A är inverterbar, Ax = λx A 1 x = (1/λ)x Vi kan beräkna egenvektorn svarande mot egenvärdet med det minsta absolutbeloppet med iterationen x n+1 = A 1 x n. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 11 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Skiftade potensmetoden Vi vet att om Av = λv så är λ s ett egenvärde till matrisen A si svarande mot samma egenvektor v. Genom att använda invers iteration för A si kan vi beräkna andra egenvärdena än det med största absolutbelopp. Oavsätt vilken metod vi använder, beräknas egenvärdet med Rayleighkvoten. ( ) 9 5 Till exempel, potensmetoden med A = ger λ 1 5 1 = 10, men om vi tar s = 1 och använder den skiftade inversiterationen får vi λ 2 = 4. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 12 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Skiftade potensmetoden Vi vet att om Av = λv så är λ s ett egenvärde till matrisen A si svarande mot samma egenvektor v. Genom att använda invers iteration för A si kan vi beräkna andra egenvärdena än det med största absolutbelopp. Oavsätt vilken metod vi använder, beräknas egenvärdet med Rayleighkvoten. ( ) 9 5 Till exempel, potensmetoden med A = ger λ 1 5 1 = 10, men om vi tar s = 1 och använder den skiftade inversiterationen får vi λ 2 = 4. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 12 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Karakteristiska polynomet Potensmetoden Invers iteration Skiftade potensmetoden Vi vet att om Av = λv så är λ s ett egenvärde till matrisen A si svarande mot samma egenvektor v. Genom att använda invers iteration för A si kan vi beräkna andra egenvärdena än det med största absolutbelopp. Oavsätt vilken metod vi använder, beräknas egenvärdet med Rayleighkvoten. ( ) 9 5 Till exempel, potensmetoden med A = ger λ 1 5 1 = 10, men om vi tar s = 1 och använder den skiftade inversiterationen får vi λ 2 = 4. Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 12 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Egenvärden och egenvektorer i MATLAB Diagonalisering I MATLAB kan vi använda kommandot eig: [V,D]=eig(A) ger matris V vars kolonner är egenvektorerna och diagonalmatris D med egenvärdena på diagonalen. >> A=[9 5;1 5] A = 9 5 1 5 >> [V,D]=eig(A) V = 0.9806-0.7071 0.1961 0.7071 D = 10 0 0 4 Obs ordningen! Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 13 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Diagonalisering i MATLAB Diagonalisering [V,D]=eig(A) ger V och D med V 1 AV = D Man kan få komplexa tal i V och D: A = 1 1-1 1 >> [V,D]=eig(A) V = 0.7071 0.7071 0 + 0.7071i 0-0.7071i D = 1.0000 + 1.0000i 0 0 1.0000-1.0000i Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 14 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer Icke diagonaliserbar matriser i MATLAB Diagonalisering Om rank(v ) n betyder det att A är inte diagonaliserbar: A = 2 2 0 2 >> [V,D]=eig(A) V = 1.0000-1.0000 0 0.0000 D = 2 0 0 2 >> rank(v) ans= 1 Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 15 / 16

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer i enhetscirkeln Enhetsvektorer x (blå) och deras transformationer Ax (röd). De Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 16 / 16 A=rand(2); t=linspace(0, 2*pi); axis equal; hold x=cos(t); y=sin(t); plot(x,y); for i=linspace(0,2*pi,17) x=cos(i); y=sin(i); z=a*[x;y]; plot([0;x],[0;y]) plot([0;z(1)],[0;z(2)], r ), pause end

Outline Introduction Egenvärden & egenvektorer I MATLAB Visualisering Egenvärden och egenvektorer i enhetscirkeln Enhetsvektorer x (blå) och deras transformationer Ax (röd). De transformerade vektorer bildar en ellips. 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1 0.5 0 0.5 1 Carmen Arévalo Egenvärden och egenvektorer 2010-02-01 16 / 16