<Calculadora de forma de Jordan de matrices - Calcula la forma de Jordan en línea

Calculadora de matrices

🌐 Español
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

¿Qué es la forma canónica de Jordan?

The Jordan Canonical Form (JCF), also called the Jordan Normal Form, is a special block-diagonal matrix similar to a given matrix. It expresses a matrix in terms of its eigenvalues and generalized eigenvectors. When a matrix cannot be fully diagonalized, its Jordan form contains Jordan blocks.

Definición de un bloque de Jordan

A Jordan block of size n × n associated with eigenvalue λ is:

$$ J(\lambda)= \begin{pmatrix} \lambda & 1 & & 0 \\ & \lambda & 1 & \\ & & \ddots & 1\\ 0 & & & \lambda \end{pmatrix} $$

The full Jordan form of a matrix \(A\) is defined as:

$$ J = P^{-1}AP $$

where \(P\) is formed from eigenvectors and generalized eigenvectors.


Pasos para calcular la forma de Jordan

  1. Halla los autovalores y sus multiplicidades algebraicas.
  2. Determina las multiplicidades geométricas (número de autovectores independientes).
  3. Determina el número y los tamaños de los bloques de Jordan.
  4. Calcula autovectores generalizados si la matriz no es diagonalizable.
  5. Build matrix \(P\) and compute \(J = P^{-1}AP\).

Ejemplo 1: una matriz diagonalizable

Dado:

$$ A= \begin{pmatrix} 2 & 0 \\ 0 & 3 \end{pmatrix} $$

Eigenvalues are 2 and 3. Each has algebraic multiplicity = geometric multiplicity = 1. Thus, the Jordan form is simply:

$$ J= \begin{pmatrix} 2 & 0 \\ 0 & 3 \end{pmatrix} $$

Ejemplo 2: una matriz no diagonalizable

Dado:

$$ A= \begin{pmatrix} 4 & 1 \\ 0 & 4 \end{pmatrix} $$

Eigenvalue λ = 4 with algebraic multiplicity 2, but only one eigenvector exists (geometric multiplicity 1). Thus, the matrix is not diagonalizable. Its Jordan form is:

$$ J= \begin{pmatrix} 4 & 1 \\ 0 & 4 \end{pmatrix} $$

Common Mistakes to Avoid

Suposición incorrectaComprensión correcta
Los autovalores repetidos siempre significan múltiples bloques.Número de bloques = multiplicidad geométrica.
El tamaño del bloque es igual a la multiplicidad geométrica.El tamaño del bloque depende de la multiplicidad algebraica y de la estructura.
Solo hallar autovectores estándar.Must find generalized eigenvectors if not diagonalizable.
Todas las matrices son diagonalizables.Only when algebraic = geometric multiplicity for each eigenvalue.

Ejercicios de práctica: calcula la forma de Jordan

Los ejercicios siguientes requieren calcular la forma canónica de Jordan de cada matriz. Haz clic en "Mostrar respuesta" para ver la solución.

Ejercicio 1:

$$ A = \begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 0 & 2 \end{pmatrix} $$
Mostrar respuesta

Eigenvalue: λ = 2 (algebraic multiplicity 2, geometric multiplicity 1)
Jordan form: $$ J = \begin{pmatrix} 2 & 1 \\ 0 & 2 \end{pmatrix} $$

Ejercicio 2:

$$ A = \begin{pmatrix} 3 & 0 & 0\\ 0 & 3 & 1\\ 0 & 0 & 3 \end{pmatrix} $$
Mostrar respuesta

Eigenvalue: λ = 3 (algebraic multiplicity 3, geometric multiplicity 2)
Jordan form: $$ J = \begin{pmatrix} 3 & 1 & 0\\ 0 & 3 & 0\\ 0 & 0 & 3 \end{pmatrix} $$

Ejercicio 3:

$$ A = \begin{pmatrix} 4 & 1 & 0\\ 0 & 4 & 1\\ 0 & 0 & 4 \end{pmatrix} $$
Mostrar respuesta

Eigenvalue: λ = 4 (algebraic multiplicity 3, geometric multiplicity 1)
Jordan form: $$ J = \begin{pmatrix} 4 & 1 & 0\\ 0 & 4 & 1\\ 0 & 0 & 4 \end{pmatrix} $$

Ejercicio 4:

$$ A = \begin{pmatrix} 5 & 0 & 0 & 0\\ 0 & 5 & 1 & 0\\ 0 & 0 & 5 & 0\\ 0 & 0 & 0 & 6 \end{pmatrix} $$
Mostrar respuesta

Eigenvalues: λ = 5 (algebraic multiplicity 3, geometric multiplicity 2), λ = 6 (algebraic multiplicity 1)
Jordan form: $$ J = \begin{pmatrix} 5 & 1 & 0 & 0\\ 0 & 5 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 5 & 0\\ 0 & 0 & 0 & 6 \end{pmatrix} $$


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