(1)
A=101011110
とおくと
∣A−λE∣=1−λ0101−λ111−λ=−λ(1−λ)2−(1−λ)−(1−λ)=λ3+2λ2+λ−2
=(λ−1)(λ+1)(λ−2)=0
λ=1,2,−1
λ=1 のとき
00100111−1→100100−111→100100−110→100100010
p1=C1−110→2C1−21210→C1′−21210
λ=2 のとき
−1010−1111−2→1010−11−11−2→1000−11−11−1→100010−1−10
p2=C2111→C2313131
λ=−1 のとき
201021111→102120111→10012−211−1→100120110→1001101210→10001021210
p3=C3−1/2−1/21→C3′−61−6162
これから直行行列Pは 21−210313131−61−6162 対角化 P−1AP=10002000−1
(2)
A=311120102 とすると
∣A−λE∣=3−λ1112−λ0102−λ=(3−λ)(2−λ)2−(2−λ)−(2−λ)=(2−λ)(6−5λ+λ2−2)
=(2−λ)(λ2−5λ+4)=(2−λ)(λ−4)(λ−1) λ=1,2,4
λ = 1 のとき
211110101→121110011→1001−1−1011→1001100−10→1000101−10
p1=C1−111→C1′−313131
λ=2 のとき
111100100→110100100→110010010→100010010
p2=C20−11→C2′021−21
λ=4 のとき
−1111−2010−2→111−1−20−10−2→100−1−11−11−1→100−110−1−10→100010−2−10
p3=C3211→C3′626161
これから直行行列 P は
P=3131−31021−21626161
対角化 P−1AP=100020004
(3)
A=1−2−2−21−2−2−21とするもと
∣A−λE∣=1−λ−2−2−21−λ−2−2−21−λ=(1−λ)3−8−8−12(1−λ)=−λ3+3λ2−3λ+1−16−12+12λ
=−λ3+3λ2+9λ−27=−(λ+3)(λ−3)2
λ=−3,3 (3は重解)
λ=−3 のとき
4−2−2−24−2−2−24→2−2−2−14−2−1−24→200−13−3−1−33→200−110−1−10→200010−2−10→100010−1−10
p1=C111→C1′313131
λ=3 のとき
−2−2−2−2−2−2−2−2−2→100100100
p2=C2−110+C3−101→C2′−21210+C3′−21021
これから直行行列 P は
P=313131−21210−21021
対角化 P−1AP=
−300030003