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Aufgabe:

Für θ ∈ (-1, 1) betrachten wir die parameterabhängige Matrix:

Aθ = \( \begin{pmatrix} 4+θ & 1-θ \\ θ-1 & 2-θ \end{pmatrix} \)

a.) Berechne die Eigenwerte und Eigenvektoren von Aθ in Abhängigkeit von θ ∈ (-1, 1).

b.) Bestimmen Sie die algebraischen und geometrischen Vielfachheiten der Eigenwerte von θ ∈ (-1, 1).

c.) Beschreiben Sie Ihre Beobachtungen. Gehen Sie insbesondere auf die Unterschiede zwischen negativem, positiven θ und θ = 0 ein.


Problem/Ansatz:

Das Problem tritt schon bei a.) auf:

Als Eigenwerte habe ich, abhängig von θ heraus:

λ1,2 = \( \frac{2θ+2}{2} \) ± √[(\( \frac{2θ+2}{2} \))2-(9-4θ)].

Wo bringe ich denn die (-1, 1) ein, oder berechne ich die Eigenvektoren auch noch, indemm ich die λ1,2 in die Eigenvektorgleichung kern(A-λEn) einsetze?


Schonmal vielen Dank für die Hilfe!

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Eigenwerte

DET([4 + θ - k, 1 - θ; θ - 1, 2 - θ - k]) = 0 → k = 3 - 2·√θk = 2·√θ + 3

Schau mal ob du deine Eigenwerte so vereinfachen kannst, das du meine raus hast.

Bin ich nicht, anscheinend habe ich mich schon direkt bei dem charakteristischen Polynom verrannt.

Ich habe es noch ein Mal gerechnet und komme jetzt auf genau deine Werte.

Hallo nochmal,

mit den Eigenwerten kann ich ja die Eigenvektoren durch v1,2 = kern(A-k1,2E3) ausrechnen, oder? Dann immer noch in Abhängigkeit von θ.

Wann und wie kommt denn das θ ∈ (-1, 1) ins Spiel?

2 Antworten

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Beste Antwort

Nenne Doch mal die Eigenwerte für θ = 1 und dann nenne mal die Eigenwerte für θ = -1. Vielleicht merkst du es dann.

Avatar von 479 k 🚀

k = 3 - 2·√θ

k(1)=1
k(-1)=3-2i

k = 2·√θ + 3

k(1)=5
k(-1)=3+2i

Darf ich die komplexen Werte nehmen? Ansonsten sind Eigenwerte für negative θ nicht vorhanden.

Herzlichen Glückwunsch. Du hast erkannt das man eine Fallunterscheidung machen muss.

Für θ > 0 gibt es zwei Eigenwerte

Für θ = 0 gibt es nur einen Eigenwert

Für θ < 0 gibt es keine bzw. nur komplexe Eigenwerte.

Habt ihr selber schon mal mit komplexen Eigenwerten gearbeitet?

sehr schön, danke für den "Schubs"!

haben wir in soweit, dass ich weiß, dass die komplexen Eigenwerte dann auch komplexe Eigenvektoren zur Folge haben.

Völlig richtig. Übrigens kannst du selber deine Ergebnisse immer gut mit Wolframalpha vergleichen.

blob.png

Gut zu wissen! Wolframalpha kommt gelegentlich zum Einsatz, in dem speziellen Fall aber noch nicht.

Also dann: (Mal wieder)

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Wie bestimmt man in dieser Aufgabe nun weiter die algebraischen und geometrischen Vielfachheit?

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