Enunciado

Nos Exercícios 5-6, aplique o método das potências com mudança de escala de entrada máxima à matriz A, começando com x 0 parando em x 4 . Compare a aproximação resultante com o valor exato do autovalor dominante e o nulo vetor unitário correspondente.

A = 3 2 2 2 2 0 2 0 4 ; x 0 = 1 1 1

Passo 1

Temos que encontrar os autovalores de A .

det ⁡ A - λ I = 0

  3 - λ 2 2 2 2 - λ 0 2 0 4 - λ = 0

- λ 3 + 9 λ 2 - 18 λ = 0 → λ ( - λ 2 + 9 λ - 18 )

Resolvendo a equação temos que

λ 1 = 0

λ 2 = 3

λ 3 = 6

Lembrando que λ 3 = 6 é o autovalor dominante

Passo 2

Agora, descobrindo o auto espaços, com o autovalor dominante:

3 2 2 2 2 0 2 0 4 x y z = 6 x y z

Entramos em um sistema de equações

3 x + 2 y + 2 z = 6 x 2 x + 2 y = 6 y 2 x + 4 z = 6 z     → x = t y = t 2 z = t    

Assim descobrimos o autovetor

t t 2 t ∼ t 1 0,5 1

Passo 3

Agora, vamos aplicar o método das potências, lembrando que o m a x é o maior valor da matriz resultante das multiplicações

A x 0 = 3 2 2 2 2 0 2 0 4 1 0,5 1 = 6 3 6                   x 1 = A x 0 m a x ⁡ ( A x 0 ) = 1 6 . 6 3 6 ≈ 1 0,5 1

A x 1 ≈ 3 2 2 2 2 0 2 0 4 1 0,5 1 = 6 3 6                 x 2 = A x 0 m a x ⁡ ( A x 0 ) = 1 6 . 6 3 6 ≈ 1 0,5 1

A x 2 ≈ 3 2 2 2 2 0 2 0 4 1 0,5 1 = 6 3 6               x 3 = A x 0 m a x ⁡ ( A x 0 ) = 1 6 . 6 3 6 ≈ 1 0,5 1

A x 3 ≈ 3 2 2 2 2 0 2 0 4 1 0,5 1 = 6 3 6                 x 4 = A x 0 m a x ⁡ ( A x 0 ) = 1 6 . 6 3 6 ≈ 1 0,5 1

A x 4 ≈ 3 2 2 2 2 0 2 0 4 1 0,5 1 = 6 3 6                   x 5 = A x 0 m a x ⁡ ( A x 0 ) = 1 6 . 6 3 6 ≈ 1 0,5 1

Passo 4

Continuando:

λ 1 = A x 1 . x 1 x 1 . x 1   = A x 1 T . x 1 x 1 T . x 1

Mas, como faz essa conta?

Fazemos a transposta de A, invertendo suas linhas e coluna

A x 1 = 6 3 6 ;     A x 1 T = 6 3 6

E multiplica por x 1

A x 1 T . x 1 = 6 3 6 .   1 0,5 1 = 13,5

Agora a transposta de x 1 vezes o próprio x 1

x 1 T . x 1 = [ 1 0,5 1 ] . 1 0,5 1 = 2,25

Assim, fazendo a divisão

A x 1 T . x 1 x 1 T . x 1 = 1 3,5 2 , 25 = 6

Sabendo como faz podemos ir direto!

λ 2 = A x 2 . x 2 x 2 . x 2   = A x 2 T . x 2 x 2 T . x 2 = 13,5 2,25 = 6

λ 3 = A x 3 . x 3 x 3 . x 3   = A x 3 T . x 3 x 3 T . x 3 = 13,5 2,25 = 6

λ 4 = A x 4 . x 4 x 4 . x 4   = A x 4 T . x 4 x 4 T . x 4 = 13,5 2,25 = 6

λ 5 = A x 5 . x 5 x 5 . x 5   = A x 5 T . x 5 x 5 T . x 5 = 13,5 2,25 = 6

Descobrimos que o autovalor é 6, assim como encontramos anteriormente.

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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