Ελάχιστο Πολυώνυμο και Τάξη Πίνακα

Συντονιστής: Demetres

achilleas
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 3071
Εγγραφή: Τρί Σεπ 15, 2009 3:32 pm

Ελάχιστο Πολυώνυμο και Τάξη Πίνακα

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από achilleas »

Έστω A  ένας τετραγωνικός πίνακας τάξεως r. Να δειχθεί ότι ο βαθμός του ελάχιστου πολυωνύμου του A είναι το πολύ r+1.

Φιλικά,

Αχιλλέας
lemonidas
Δημοσιεύσεις: 32
Εγγραφή: Κυρ Ιαν 10, 2010 11:09 am

Re: Ελάχιστο Πολυώνυμο και Τάξη Πίνακα

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από lemonidas »

achilleas έγραψε:Έστω A  ένας τετραγωνικός πίνακας τάξεως r. Να δειχθεί ότι ο βαθμός του ελάχιστου πολυωνύμου του A είναι το πολύ r+1.

Φιλικά,

Αχιλλέας
Τι ακριβώς ορίζεις ως "τάξη" πίνακα?
Engineers will go without food and hygiene for days to solve a problem. (Other times just because they forgot.) And when they succeed in solving the problem they will experience an ego rush that is better than sex- and I'm including the kind of sex where other people are involved.
achilleas
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 3071
Εγγραφή: Τρί Σεπ 15, 2009 3:32 pm

Re: Ελάχιστο Πολυώνυμο και Τάξη Πίνακα

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από achilleas »

lemonidas έγραψε:
achilleas έγραψε:Έστω A  ένας τετραγωνικός πίνακας τάξεως r. Να δειχθεί ότι ο βαθμός του ελάχιστου πολυωνύμου του A είναι το πολύ r+1.

Φιλικά,

Αχιλλέας
Τι ακριβώς ορίζεις ως "τάξη" πίνακα?
viewtopic.php?f=10&t=5470&hilit=+%CF%84 ... E%BE%CE%B7
lemonidas
Δημοσιεύσεις: 32
Εγγραφή: Κυρ Ιαν 10, 2010 11:09 am

Re: Ελάχιστο Πολυώνυμο και Τάξη Πίνακα

#4

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από lemonidas »

Μπορούμε να δουλέψουμε με jordan form. Μια χαρακτηριστική ιδιότητα που συνδέει το ελάχιστο πολυώνυμο και την jordan Μορφή ενός πίνακα είναι ότι αν το ελάχιστο πολυώνυμο περιέχει έναν όρο της μορφής (x-a)^d τότε στην jordan μορφή υπάρχει ένα block dxd της μορφής:

\displaystyle{ \left( \begin{array}{ccccc} 
a & 1 & 0 & 0 \\ 
0 & a & 1 &\\ 
... &  &  ... &\\ 
0 & & & a\end{array} \right)}

Τώρα το ελάχιστο πολυώνυμο γράφεται στη μορφή \Pi (x-a_i)^{d_i}, άρα αν θεωρήσουμε μη μηδενικές ιδιοτιμές, ο πίνακας έχει τουλάχιστον \sum d_i ανεξάρτητες στήλες στην κανονική μορφή του και άρα και τάξη τουλάχιστον ίση με το βαθμό του ελάχιστου πολυωνύμου. Τώρα άν κάποιο από τα a_i είναι μηδέν, θα πάρουμε μια στήλη από όλες μηδενική, οπότε η τάξη του πίνακα είναι τουλάχιστον όσο ο βαθμός του ελάχιστου πολυωνύμου -1.

Άρα σε κάθε περίπτωση αν r' ο βαθμός του ελ. πολυωνύμου, η τάξη του πίνακα θα είναι τουλάχιστον r'-1, οπότε αν r η τάξη του πίνακα, το ελάχιστο πολυώνυμο έχει βαθμό το πολύ r+1...
Engineers will go without food and hygiene for days to solve a problem. (Other times just because they forgot.) And when they succeed in solving the problem they will experience an ego rush that is better than sex- and I'm including the kind of sex where other people are involved.
Άβαταρ μέλους
Demetres
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 9010
Εγγραφή: Δευ Ιαν 19, 2009 5:16 pm
Τοποθεσία: Λεμεσός/Πύλα
Επικοινωνία:

Re: Ελάχιστο Πολυώνυμο και Τάξη Πίνακα

#5

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από Demetres »

Άλλη μια απόδειξη: Έστω V ο διανυσματικός χώρος των στηλών του A. Τότε ο V είναι διάστασης r και άρα υπάρχει πολυώνυμο p βαθμού r ώστε p(A)v = 0 για κάθε v \in V. Θέτω q(x) = xp(x). Μπορώ να γράψω κάθε διάνυσμα u σαν u = v+w με v \in V και w \in \ker(A). Αλλά τότε q(A)u = q(A)v + q(A)w = 0. Άρα το ελάχιστο πολυώνυμο του A είναι βαθμού το πολύ r+1.
achilleas
Γενικός Συντονιστής
Δημοσιεύσεις: 3071
Εγγραφή: Τρί Σεπ 15, 2009 3:32 pm

Re: Ελάχιστο Πολυώνυμο και Τάξη Πίνακα

#6

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από achilleas »

Ευχαριστώ πολύ για τις απαντήσεις σας.

Το πρόβλημα προτάθηκε από τον William P. Wardlaw στο Mathematics Magazine το Νοέμβριο του 1983.

Δυο εξαιρετικές λύσεις, η μια του Wardlaw, δημοσιεύτηκαν ένα χρόνο μετά.

Η λύση του Wardlaw, σε 5 γραμμές, βασίζεται στο ότι μπορούμε να γράψουμε τον n\times n πίνακα A
ως A=BC, για κάποιους πίνακες n\times r B και r \times n C.

Αν p(x) είναι το ελάχιστο πολυώνυμο του r\times r πίνακα CB, τότε (όπως εύκολα μπορεί να δειχθεί) Ap(A)=O.....κ.τ.λ.

Φιλικά,

Αχιλλέας
Απάντηση

Επιστροφή στο “Διαγωνισμοί για φοιτητές”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: Δεν υπάρχουν εγγεγραμμένα μέλη και 1 επισκέπτης