Ejemplo de matriz sin valores propios reales
Un ejemplo de matriz sin valores propios reales es la rotación de 90 grados en el sentido de las manecillas del reloj:
\begin{bmatrix}0 & 1\\ -1 & 0\end{bmatrix}
cuyo polinomio característico es -\lambda^2-1 y sus valores propios son el par de conjugados complejos i, -i. Los vectores propios asociados tampoco son reales.
Ejemplo
Considérese la matriz
A =
\begin{bmatrix}
  \; 0 & 1 &   -1 \\
  \; 1 & 1 & \; 0 \\
    -1 & 0 & \; 1 
\end{bmatrix}
que representa un operador lineal R³ → R³. Si se desea computar todos los valores propios de A, se podría empezar determinando el polinomio característico:
p(x) = \det( A - xI) =\det
 \begin{vmatrix}
    -x &    1    &   -1\;\; \\
 \;\;1 & 1\!-\!x &    0     \\
    -1 &    0    & 1\!-\!x 
\end{vmatrix}
 = -x^3 + 2x^2 + x - 2\
y porque p(x) = - (x - 2)(x - 1)(x + 1) se ve que los valores propios de A son 2, 1 y -1. El teorema de Cayley-Hamilton establece que cada matriz cuadrada satisface su propio polinomio característico. Es decir
 (A - 2I)(A - I)(A + I) = 0 \!\
Efectivamente, para el caso del valor propio 2, se puede comprobar que
 (A - I)(A + I) = \begin{bmatrix}
  \; -1 & 1 &   -1 \\
  \; 1 & 0 & \; 0 \\
    -1 & 0 & \; 0 
\end{bmatrix} \begin{bmatrix}
  \; 1 & 1 &   -1 \\
  \; 1 & 2 & \; 0 \\
    -1 & 0 & \; 2 
\end{bmatrix} = \begin{bmatrix}
  \; 1 & 1 & -1 \\
  \; 1 & 1 & -1 \\
    -1 & -1 & 1 
\end{bmatrix}
de donde (1, 1, -1) es un vector propio asociado a 2.
A \begin{bmatrix} \; 1 \\ \; 1 \\ -1 \end{bmatrix}
= \begin{bmatrix} \; 2 \\ \; 2 \\ -2 \end{bmatrix}
= 2 \begin{bmatrix} \; 1 \\ \; 1 \\ -1 \end{bmatrix}

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