Enunciado

Determinar valores e vetores próprios do operador T do R 4 cuja matriz em relação à base canônica é:

3 1 0 0 0 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 3

Passo 1

Eaaae galera! Vamos para alguns conceitos importantes. Quando usa R 4   ele se refere ao um espaço real de 4 dimensões, beleza?

O que é base canônica? É o vetor ou a matiz da forma mais simplificada! Bora lá?

Vamos usar a formulazinha para descobrir os valores próprios

det ⁡ ( A - I λ ) = 0

Lembrando que I é a matriz identidade e o λ é o valor que queremos descobrir, logo

I = 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1         e   I λ = λ 0 0 0 0 λ 0 0 0 0 λ 0 0 0 0 λ

Agora vamos subtrair a Matriz

3 1 0 0 0 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 3 - λ 0 0 0 0 λ 0 0 0 0 λ 0 0 0 0 λ = 3 - λ 1 0 0 0 3 - λ 0 0 0 0 4 - λ 0 0 0 0 3 - λ

Certinho? Então descobrimos A - I λ , agora falta colocar no determinante! Ah, uma coisa importante: quando é uma matriz normal podemos escrever em parênteses (), ou em colchetes [], mas quanto é determinante deve ser escrito em barras!

3 - λ 1 0 0 0 3 - λ 0 0 0 0 4 - λ 0 0 0 0 3 - λ

Mas se você reparar, é fácil de encontrar o determinante dessa matriz! Por quê? Se trata de uma matriz triangular superior, ouuuu seja, tem um monte de zeros abaixo da diagonal principal!

E que isso quer dizer? Que o determinante da matriz os números da diagonal principal multiplicados entre si

3 - λ 3 - λ 4 - λ 3 - λ = 0

Mas você percebeu que já está fatorado o determinante? Isso quer dizer que já encontramos o valor próprio! Se qualquer termo multiplicado for zero terá resultado zero, então ( 3 - 3 ) ou ( 4 - 4 ) =0, ou seja, λ 1 = 3 e λ 2 = 4

Passo 2

Ufa! Encontramos parte do exercício. Vamos substituir para λ 1 = 3

3 - λ 1 0 0 0 3 - λ 0 0 0 0 4 - λ 0 0 0 0 3 - λ = 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

E colocando no sistema de equações e igualando a zero

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 . x 1 x 2 x 3 x 4 =   0 0 0 0

Temos então

x 1 = t x 2 = 0 x 3 = 0 x 4 = t → t 0 0 t → t 1 0 0 1

Passo 3

Agora para λ 2 = 4

3 - λ 1 0 0 0 3 - λ 0 0 0 0 4 - λ 0 0 0 0 3 - λ = - 1 1 0 0 0 - 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 1

E colocando no sistema de equações e igualando a zero

- 1 1 0 0 0 - 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 1 . x 1 x 2 x 3 x 4 =   0 0 0 0

Temos então

- x 1 + x 2 = 0 → x 1 = 0 x 2 = 0 x 3 = t x 4 = 0 → 0 0 t 0 → t 0 0 1 0

Resposta

λ 1 = 3 ;   1 0 0 1             e         λ 2 = 4 ;   0 0 1 0

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