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Minimalpolynom finden

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Polynome

Tags: Minimalpolynom, polynom

 
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Marcell025

Marcell025 aktiv_icon

16:57 Uhr, 29.11.2016

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Ich soll das Minimalpolynom folgender Matrix finden:

aij=1 für (1,n) und (n,1), restliche=0. Sieht etwa so aus:

000000...001
.
.
.
1000000...0

(Wir haben weder Determinanten noch charakteristisches Polynom behandelt. Deshalb bitte nicht auf die Weise erklärt)

Meine Idee:
In Dreiecksform bringen und anschliessend Eigenwerte auf Diagonale ablesen.. Ist das erlaubt?(Dies ist meine einzige Frage)

Vielen Dank bereits im voraus!

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich benötige bitte nur das Ergebnis und keinen längeren Lösungsweg."
Hierzu passend bei OnlineMathe:

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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DrBoogie

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17:40 Uhr, 29.11.2016

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"Ist das erlaubt?"

Erlaubt schon, nur gibt das Dir nicht das Minimalpolynom.

Marcell025

Marcell025 aktiv_icon

17:51 Uhr, 29.11.2016

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Wenn ich die Matrix doch in eine Dreiecksform bringe, kann ich die Eigenwerte doch ablesen, welches mir das Minimalpolynom ergibt... oder nicht?

Oder wie würdest du das Minimalpolynom mit den mir zur Verfügung stehenden Mitteln herausfinden?

Gruss Marcell025
Antwort
DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

17:59 Uhr, 29.11.2016

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Eigenwerte ergeben kein Minimalpolynom.
Es ist leicht ein Beispiel von zwei Matrizen mit gleichen Eigenwerten und unterschiedlichen Minimalpolynomen zu konstruieren.

Wenn n=2 ist, gilt A2=I, also ist x2-1 das Minimalpolynom.
Wenn n>2, so ist A4=A2, also muss das Minimalpolynom x4-x2 teilen. Ein Bisschen Analyse liefert x3-x als Ergebnis.

Marcell025

Marcell025 aktiv_icon

16:04 Uhr, 30.11.2016

Antworten
Wie kann ich denn nun ein Minimalpolynom zur Matrix finden?
Antwort
DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

17:02 Uhr, 30.11.2016

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Nach der Regel der Kunst geht es über das charakteristische Polynom usw. Aber Du das nicht nutzen kannst, geht es wohl nur zu Fuss. Wie - habe ich schon erklärt. Wenn Du etwas nicht verstehst, frag konkret.
Marcell025

Marcell025 aktiv_icon

17:38 Uhr, 30.11.2016

Antworten
Ah ja danke.

Ich verstehe folgenden Teil nicht:

"as Minimalpolynom x4x2 teilen." Wie kommst du da drauf?
Antwort
DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

17:46 Uhr, 30.11.2016

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Du weißt, dass A4-A2=0, also p(A)=0 mit p(x)=x4-x2.
Wenn q ein Minimalpolynom ist, dann muss q(A)=0 sein, nach Definition.
Wenn wir jetzt p durch q mit dem Rest r teilen, also p=sq+r, dann wird deg(r)<deg(q) sein und außerdem r(A)=p(A)-sq(A)=0-0=0. Aber q war minimal, deshalb darf so ein r nicht existieren, es sei denn, r=0. Und wenn r=0, dann teilt q das Polynom p ohne Rest.
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ermanus

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18:34 Uhr, 30.11.2016

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Ich gehe mal davon aus, dass in der Matrix die Einsen von rechts oben
nach links unten durchlaufen, also auf der Nebendiagonalen liegen
und die Zeilen in der Mitte keine Nullzeilen sind.
Was passiert, wenn man die Matrix mit sich selbst malnimmt ...
Antwort
DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

19:08 Uhr, 30.11.2016

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"Ich gehe mal davon aus, dass in der Matrix die Einsen von rechts oben
nach links unten durchlaufen, also auf der Nebendiagonalen liegen"

Das stimmt nicht, zumindest wenn man dem Autor glaubt.
Marcell025

Marcell025 aktiv_icon

19:21 Uhr, 30.11.2016

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@ermanus: Nein, die Einsen sind nur in der rechten oberen ecke und in der linken unteren. Bsp 3x3:
001
000
100

Ich versuche nun die Zusammenhänge zu verstehen
Das Minimalpolynom hat ja immer die Form tk+ak-1tk-1.... a0
Irgendwie?? kann man nun die schauen, bei welcher Potenz bzw. bei welchem Grad des Minimalpolynoms die Matrix ähnlich zur Einheitsmatrix ist.. Übrigens: Wieso macht man das?

Man sieht zudem, dass A2=A4. Somit muss wohl(verstehe es noch nicht ganz wieso, dass so ist) das Minimalpolynom x4+x2 teilen. Somit sieht man, dass dies für x3-x geht.

Mein Dozent meinte heute morgen noch dazu(als ich ihn gefragt habe), dass man sieht, dass t(t+1)(t-1) gilt. Was bedeutet das nun?
Antwort
ermanus

ermanus aktiv_icon

19:21 Uhr, 30.11.2016

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Ich unterwerfe mich der Aussage des Autors bis auf Widerruf ;-)
Antwort
ermanus

ermanus aktiv_icon

19:27 Uhr, 30.11.2016

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Dein Minimalpolynom muss jedes Polynom teilen, dessen "Nullstelle" Deine Matrix ist.
Da Du leicht A4=A2 erkennen kannst, ist Deine Matrix "Nullstelle" des
Polynoms x4-x2=x2(x2-1) (und nicht x4+x2).
Frage beantwortet
Marcell025

Marcell025 aktiv_icon

19:25 Uhr, 06.12.2016

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Danke für eure Hilfe! Hat mir sehr geholfen!