Условие:
Решение:
Предмет: Линейная алгебра
Раздел: Собственные значения и собственные векторы
Задание: Найти собственное число, соответствующее собственному вектору \( \mathbf{e}_1 = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix} \), для матрицы \( A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 1 \end{pmatrix} \).
Решение:
Чтобы найти собственное число, соответствующее данному собственному вектору, мы используем определение собственных значений и собственных векторов:
\[
A \mathbf{e}_1 = \lambda \mathbf{e}_1
\]
где \( A \) — это матрица, \( \mathbf{e}_1 \) — собственный вектор, и \( \lambda \) — собственное значение.
1. Запишем уравнение:
\[
\begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 2 & 1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix} = \lambda \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix}
\]
2. Выполним умножение матрицы на вектор:
\[
\begin{pmatrix} 1 \cdot 1 + 2 \cdot 1 \\ 2 \cdot 1 + 1 \cdot 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 + 2 \\ 2 + 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 \\ 3 \end{pmatrix}
\]
3. Теперь сравним полученное значение с правой частью уравнения:
\[
\begin{pmatrix} 3 \\ 3 \end{pmatrix} = \lambda \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix}
\]
Из этого уравнения видно, что:
\[
3 = \lambda \cdot 1
\]
Таким образом, собственное значение \( \lambda \) действительно равно 3.
Ответ: Собственное число \( \lambda \), соответствующее собственному вектору \( \mathbf{e}_1 = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \end{pmatrix} \), равно 3.