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if 0 1 −1 3 k 0 1 = bk bk+1 , then 0 1 −1 3 k bk bk+1 = bk+1 3bk+1−bk = bk+1 bk+2

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Academic year: 2022

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Texte intégral

(1)

MA 1111: Linear Algebra I

Selected answers/solutions to the assignment for November 23, 2018 1.(a) Looking at the images of basis vectors, we immediately see that the matrix is

0 −1 1 0

. (b) Using transition matrices, we immediately get

1 1 0 1

−1 0 −1 1 0

1 1 0 1

=

−1 −2 1 1

. 2.This is a standard exercise on applying transition matrices. Answers are: (a)

1 1 1 0 1 1 0 0 1

(b)

1 0 0 2 0 −1

−1 1 2

3.(a) Induction: forn=0it is true; if

0 1

−1 3 k

0 1

= bk

bk+1

, then 0 1

−1 3 k+1

0 1

=

0 1

−1 3

bk bk+1

=

bk+1 3bk+1−bk

= bk+1

bk+2

.

(b) Eigenvalues are roots of t2−3t+1= 0, i.e. λ1= 3+

5

22= 3−

5

2 . The corresponding eigenvectors are

1 λ1

and

1 λ2

. Let C=

1 1 λ1 λ2

. Then C−1

0 1

−1 3

C =

λ1 0 0 λ2

, so 0 1

−1 3 n

0 1

=C

λ1 0 0 λ2

n

C−1 0

1

=

λn1−λn2 λ1−λ2

λn+11 −λn+12 λ1−λ2

!

,and bn = λλn1−λn2

1−λ2.

4.We have det(A−cI3) = −c3+4c2−5c+2= −(c−1)2(c−2), so the eigenvalues of this matrix are 1 and 2. Solving the systems of equations Ax = x and Ax = 2x, we see that each solution is proportional to, respectively,

 1 1 0

and

 2 1 1

. Thus, there is no basis of eigenvectors,

and the answer to the question on change of coordinates is “no”.

5.Note that det(A3) = (det(A))3, so if A3=0, then det(A) =0. According to the previous question, we then have A2 −tr(A)A = 0, so A2 = tr(A)A. If tr(A) = 0, we conclude that A2=0. Otherwise, we have

0=A3=A2·A=tr(A)A·A=tr(A)A2= (tr(A))2·A, which fortr(A)6=0 impliesA=0.

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