MatrixCalc

حاسبة القيم الذاتية والمتجهات الذاتية

أوجد القيم الذاتية والمتجهات الذاتية لأي مصفوفة مربعة حتى 50×50، مع كثير الحدود المميز الذي جذوره هي القيم الذاتية نفسها.

المصفوفة A
صفوف: 3
أعمدة: 3
المصفوفة B
صفوف: 3
أعمدة: 3
العمليات
النتيجة
ختر عملية لرؤية النتيجة هنا. ستظهر رسائل الخطأ في هذه المنطقة.

تلميح: اضبط الحجم (الحد الأقصى 50×50). A×B يتطلب أعمدة(A)=صفوف(B). المحدد/المعكوس/الأثر/الأس تتطلب مصفوفات مربعة.

React, Tailwind & shadcn/ui. No external math deps. — العربية

اضغط eig(A) للقيم الذاتية و eigvec(A) للمتجهات الذاتية المقابلة. أما كثير الحدود المميز فتجده في تبويب التحليلات.

ماذا تصف القيم الذاتية

المتجه الذاتي اتجاه لا يدوّره التحويل: A·v = λ·v، أي أن v يُمدّ أو يُقلّص فحسب بمعامل λ هو القيمة الذاتية. وكل ما تفعله المصفوفة بالفضاء ليس إلا تراكبًا لتمدّدات في هذه الاتجاهات — ولذلك تظهر القيم الذاتية حيثما لزم فهم تحويل خطي لا مجرد تطبيقه: تحليل المكونات الرئيسية، وأنماط الاهتزاز، واستقرار معادلة تفاضلية.

وثمة تحققان سريعان يستحقان أن يصيرا عادة: مجموع القيم الذاتية يساوي الأثر، أي مجموع عناصر القطر، وجداؤها يساوي المحدد. فإن اختل أحدهما فثمة خطأ في الحساب.

مثال محلول

21
12
→ det
2 − λ1
12 − λ
= λ² − 4λ + 3 = (λ − 1)(λ − 3)

القيمتان الذاتيتان 1 و 3، والأثر 4 والمحدد 3، وكلاهما متسق. والمتجهان الذاتيان (1، −1) و (1، 1) متعامدان، وليس ذلك مصادفة: هذه المصفوفة متماثلة، والمصفوفات المتماثلة قيمها الذاتية حقيقية دائمًا ومتجهاتها الذاتية متعامدة.

أخطاء شائعة

  • طرح λ من كل عنصر. إن λI على القطر وحده، وسائر العناصر لا تتغير.
  • قبول المتجه الصفري. هو مستبعَد بحكم التعريف وإن حقق المعادلة.
  • انتظار متجه ذاتي وحيد. كل مضاعف غير صفري متجه ذاتي كذلك. فقارن الاتجاهات لا الأعداد.
  • افتراض أن القيم الذاتية حقيقية دائمًا. مصفوفة الدوران لا تُبقي أي اتجاه حقيقي على حاله، وقيمها الذاتية عقدية.

أسئلة شائعة

ما الفرق بين القيمة الذاتية والمتجه الذاتي؟
المتجه الذاتي هو الاتجاه الذي لا يدوّره التحويل، والقيمة الذاتية هي مقدار تمدّد ذلك الاتجاه. وهما يردان معًا دائمًا.
هل يمكن أن تكون القيم الذاتية عقدية؟
نعم. قد يكون لمصفوفة حقيقية كثير حدود مميز بجذور عقدية، ودوران المستوي هو المثال المعتاد على ذلك.
لماذا لا يوجد هنا عرض للخطوات؟
لأن القيم الذاتية تُحسب بخوارزميات عددية تكرارية، هي طريقتا ياكوبي و QR. وقيمها الوسيطة آثار تقريب لا استدلال يمكنك إعادة إنتاجه بيدك.
كيف أتحقق من القيم الذاتية؟
اجمعها وقارنها بالأثر، ثم اضربها وقارنها بالمحدد. ولا بد أن يتطابق الأمران.

تريد الشرح الكامل؟ اقرأ الدليل: كيف تحسب محدد مصفوفة

حاسبات أخرى