Peatüki
algus: Maatriksi
Jordani kuju
Eelmine: Maatriksi
Jordani kuju analüüs
Järgmine: Lineaarsete algebraliste
võrrandisüsteemide lahendamise otsesed meetodid
Kui n=1, siis Jordani kast langeb ühte antud maatriksiga ja valem (9) on tõene. Oletame, et maatriksi A Jordani kasti konstruktsiooni valemite (9) abil on leitud kui maatriksi A järk on väiksem kui n. Kasutame matemaatilise induktsiooni meetodit.
I samm. Kui eeldada,
et A on singulaarne, siis
Vaadeldes vastavat
maatriksit, on selle korral konstruktsioon valemite (9)
abil teostatav. Nimelt, ruumis
leidub r sõltumatut sellist vektorit
,
et nende korral peavad paika seosed
II samm. Oletame, et
Iga nullruumi
vektor on maatriksi A omavektor,
mis vastab maatriksi A omaväärtusele
Seepärast peab sammul I olema p ahelat,
mis algavad omaväärtusele
0 vastava omavektoriga.
Meid huvitab iga sellise ahela viimane vektor. Kuna need alamruumi
kuuluvad vektorid
peavad kuuluma ka ruumi
siis nad peavad olema maatriksi A veeruvektorite lineaarkombinatsioonid
mingi
korral. Järelikult vektor
järgneb vektorile
omaväärtusele
vastavas ahelas.
III samm. Kuna
siis peab leiduma veel n-r-p lineaarselt
sõltumatut ruumi
vektorit
alamruumi
ortogonaalses täiendis.
Lause 5.3.1. Filipovi algoritm määrab
r vektorit
p vektorit
ja n-r-p vektorit
mis määravad Jordani ahelad. Need vektorid on lineaarselt sõltumatud
ja sobivad maatriksi X veeruvektoreiks ning J=X-1AX.
Tõestus. Vaadake Strang
(1988, lk 457).
Näide 5.3.1. Leiame maatriksi
Jordani normaalkuju, kasutades Filipovi
algoritmi.
I samm. Maatriksi kujust on näha, et
ja
Seega r=1 ja leidub tingimust (10) rahuldav vektor
sellest alamruumist
II samm. Leiame maatriksi A nullruumi
baasi:
Vektor
kuulub alamruumi
ja
Lahendame süsteemi
III samm. Valime vektoriks
vektori
''Kleebime'' kokku maatriksi X:
Leiame pöördmaatriksi
ja Jordani maatriksi
Pakett ''Maple'' pakub Jordani lahutuseks:
Kuna maatriksi A Jordani lahutuses esinev maatriks X pole üheselt määratud, siis paljude ülesannete korral pakub huvi valida maatriks X nii, et konditsiooniarv k(X) oleks minimaalne. Selline probleem tekkis ka näite 1.2.9.4 lahendamisel.
Ülesanne 5.3.1. Leidke maatriksi
Jordani lahutus.
Ülesanne 5.3.2.* Leidke maatriksi
Jordani lahutus.
Ülesanne 5.3.3.* Leidke maatriksi
Jordani lahutus.
Ülesanne 5.3.4. Olgu maatriksi
Jordani lahutus kujul A=MJM-1. Näidake, et
.
Peatüki
algus: Maatriksi
Jordani kuju
Eelmine: Maatriksi
Jordani kuju analüüs
Järgmine: Võrrandisüsteemide
lahendamine iteratsioonimeetodil