(1)
A=2−1−1−141−112 とする と
∣A−λE∣=2−λ−1−1−14−λ1−112−λ=(2−λ)2(4−λ)+1+1−(4−λ)−2(2−λ)
=(4−λ)(4−4λ+λ2−1)+2−4+2λ=(4−λ)(3−4λ+λ2)−2(1−λ)=(4−λ)(1−λ)(3−λ)−2(1−λ)
=(1−λ)(12−7λ+λ2−2)=(1−λ)(10−7λ+λ2)=(1−λ)(2−λ)(5−λ)λ=1,2,5
λ=1 のとき
1−1−1−131−111→100−120−100→100−110−100→100010−100p1=C11101
λ=2 のとき
0−1−1−121−110→1−10−12−101−1→100−111011→100−110010→100010110p2=C21−1−11
λ=5 のとき
−3−1−1−1−11−11−3→1−3−11−11−1−1−3→100122−1−4−4→100110−1−20→1000101−20p3=C31−121
(2)
A=122021−122 とする と
∣A−λE∣=1−λ2202−λ1−122−λ=(1−λ)(2−λ)2−2+2(2−λ)−2(1−λ)
=(1−λ)(4−4λ+λ2−2)−2+4−2λ=(1−λ)(2−4λ+λ2)+2(1−λ)=(1−λ)(4−4λ+λ2)
=(1−λ)(2−λ)2λ=1,2(2は重解)
λ=1 のとき
022011−121→220110121→200100111→200100010→1001/200010p1=C1−1/210
λ=2 のとき
−122001−120→112001110→10000110−2→1000101−20p2=C2−121
(3)
A=21−1110−101とするとき
∣A−λE∣=2−λ1−111−λ0−101−λ=(2−λ)(1−λ)2−2(1−λ)=(1−λ)(2−3λ+λ2−2)
=(1−λ)(λ2−3λ)=λ(1−λ)(λ−3)λ=0,1,3
λ=0 のとき
21−1110−101→12−11100−11→1001−110−11→100110010→100010−110p1=C11−11
λ=1 のとき
11−1100−100→110100−100→1100100−10→1000100−10p2=C3011
λ=3 のとき
−11−11−20−10−2→111−1−20102→100−1−111−11→100−110110→100010210p3=C3−2−11
(4)
A=32−223−2−2−23とすると
∣A−λE∣=3−λ2−223−λ−2−2−23−λ=(3−λ)3+8+8−12(3−λ)=27−27λ+9λ2−λ3+16−36+12λ
=−λ3+9λ2−15λ+7=−(λ−1)(λ−1)(λ−7)λ=1,7 (1は重解)
λ=1 のとき
22−222−2−2−22→100100−100p1=C1−110+C2101
λ=7 のとき
−42−22−4−2−2−2−4→−2111−21−1−12→11−21−212−1−1→1001−332−33→100110210
→100010110p2=C3−1−11