Calculadora de matrices

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A (3×3)
Filas: 3
Columnas: 3
B (3×3)
Filas: 3
Columnas: 3
Supports: fractions (1/2), decimals (0.5), constants (pi, e). Empty cells are treated as 0.

Resultados del cálculo

1. ¿Qué son los autovalores?

For a square matrix $A$, a scalar $\lambda$ is an eigenvalue if there exists a nonzero vector $\mathbf{v}$ such that

$$A\mathbf{v}=\lambda\mathbf{v}$$

Eigenvalues measure the scaling factor by which $A$ stretches or compresses the direction $\mathbf{v}$.

2. Cómo calcular autovalores (fórmula)

Calcula los autovalores resolviendo la ecuación característica:

$$\det(A-\lambda I)=0$$

Steps:

  1. Form $A-\lambda I$.
  2. Compute the determinant to get a polynomial in $\lambda$ (the characteristic polynomial).
  3. Solve the polynomial equation for $\lambda$.

If $A$ is triangular (upper- or lower-triangular), its eigenvalues are simply the diagonal entries.

3. Ejemplos resueltos

Ejemplo 1 (2×2)

Find eigenvalues of

$$A=\begin{bmatrix}4 & 2\\[6pt]1 & 3\end{bmatrix}$$

Calcula el polinomio característico:

$$\det(A-\lambda I)=\begin{vmatrix}4-\lambda & 2\\[6pt]1 & 3-\lambda\end{vmatrix}=(4-\lambda)(3-\lambda)-2=\lambda^2-7\lambda+10$$

Resuelve:

$$\lambda^2-7\lambda+10=(\lambda-5)(\lambda-2)=0\Rightarrow \lambda=5,\;2$$

Ejemplo 2 (3×3, triangular)

Dada una matriz triangular superior

$$B=\begin{bmatrix}2 & 0 & 0\\[6pt]1 & 3 & 0\\[6pt]4 & 1 & 1\end{bmatrix}$$

Los autovalores son las entradas de la diagonal:

$$\lambda=2,\;3,\;1$$

4. Errores comunes

  • Convertir el determinante en un número: The determinant of $A-\lambda I$ must remain a polynomial in $\lambda$ until you solve for roots.
  • Confundir autovalores con autovectores: Eigenvalues are scalars; eigenvectors are vectors that satisfy $A\mathbf{v}=\lambda\mathbf{v}$.
  • Olvidar las multiplicidades: Repeated roots mean repeated eigenvalues; check algebraic vs geometric multiplicity when needed.
  • No aprovechar la triangularidad: For triangular matrices, read eigenvalues from the diagonal—no determinant needed.

5. Practice problems

Intenta estos ejercicios. Haz clic en "Mostrar respuesta" para ver los autovalores.

Ejercicio 1

$$\begin{bmatrix}1 & 2\\[6pt]3 & 4\end{bmatrix}$$
Mostrar respuesta
Characteristic polynomial: $\lambda^2-5\lambda-2$. Eigenvalues: $\frac{5\pm\sqrt{33}}{2}$.

Ejercicio 2

$$\begin{bmatrix}5 & 0\\[6pt]0 & -1\end{bmatrix}$$
Mostrar respuesta
Eigenvalues: $5$ and $-1$ (diagonal entries).

Ejercicio 3

$$\begin{bmatrix}2 & 1 & 0\\[6pt]0 & 2 & 0\\[6pt]0 & 0 & 3\end{bmatrix}$$
Mostrar respuesta
Eigenvalues: $2$ (multiplicity 2) and $3$.

Ejercicio 4

$$\begin{bmatrix}0 & 1\\[6pt]-2 & 3\end{bmatrix}$$
Mostrar respuesta
Characteristic polynomial: $\lambda^2-3\lambda+2=(\lambda-1)(\lambda-2)$. Eigenvalues: $1,2$.

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