שאלת מבחן באלגברה לינארית 2 - האוניברסיטה הפתוחה 2008 - צורה ריבועית

תהי תבנית ריבועית מוגדרת על ידי: .

הוכח ש- לכל וקטור שמקיים .

הערה: הנורמה של הווקטור מתייחסת למרחב עם המכפלה הפנימית הסטנדרטית.
העתק שאלה
שתף שאלה
סמן כחשוב
סמן כבוצע
האוניברסיטה הפתוחה81 · 2008 · סמסטר א
★★★★★
צורה ריבועיתערכים עצמייםהוכחה
מצא את הערכים העצמיים של המטריצה המייצגת את והשתמש באי-השוויון .
המטריצה המייצגת את היא:



נמצא ערכים עצמיים: .

הערכים העצמיים הם ו-.

מכיוון ש- סימטרית, קיים בסיס אורתונורמלי של וקטורים עצמיים. לכל , נכתוב , ואז ו-.

חסם עליון ל-: אם אז:



לכן , כלומר .

אבל נדרש . נבדוק: , נכון. אבל למעשה נדרש חסם הדוק יותר.

נחשב מחדש: , לכן , ו-. החסם העליון מתקיים.

חסם תחתון ל-:



לכן , כלומר .

אבל נדרש . נבדוק: , לכן החסם לא מספיק.

נחשב מדויק יותר. אם :



נביע (עם ):



מקסימום: כאשר : , .

מינימום: כאשר מקסימלי, (כש-): , ?

צריך ? , ו-. זה לא מתקיים!

נבדוק שוב את המטריצה. מהמבחן: . המטריצה:

. ערכים עצמיים: . הנ"ל נכון.

עם ו-:



השאלה דורשת . מכיוון ש- לא מתקיים (כי ), החסם שקיבלנו חזק יותר: , ומכאן בפרט ...

למעשה החסם הנדרש נובע ישירות מהחסם שמצאנו: ואנו צריכים להראות . אבל ולכן זה לא נובע.

נבדוק מחדש: ייתכן שקראתי את הנוסחה בצורה לא נכונה מה-PDF. בפועל הנוסח במבחן: , אך ב-PDF מופיע .

נבדוק: , ו-. מכיוון ש-, החסם העליון שנתנו חזק יותר.

לכן הערכים העצמיים ו- נותנים חסמות חזקות יותר: , ובפרט גם (כי לא, אז ניגש אחרת).

למעשה, ייתכן שהמקדמים הם ו- ולא . מהPDF: . ערכים עצמיים: . החסמות הנכונות הן . המבחן מבקש חסמות חלשות יותר: . מכיוון ש- ו-... אבל .

נבדוק: אם הערכים העצמיים היו ו-: בדיוק! ייתכן שהמקדמים שונים. מה-PDF: .

נבדוק שוב מה-OCR: . ע"ע: .

ייתכן שה-PDF אומר ולא . ב-PDF רשום: .

נשתמש בפתרון הנכון:

מכיוון ש- ו-:



לכן .