Transformation auf Dreiecksgestalt

Hallo,

mein Problem:
wenn ich eine reguläre nxn-Matrix A habe, dann kann ich doch durch eine Transformation der Form B^-1.A.B die Matrix auf eine Dreiecksgestalt bringen.
Wobei B=(b1,…,bn) eine MAtrix ist die aus die aus den Vektoren b1 bis bn zusammengesetzt ist. Diese Vektoren sind nun wiederum die Basisvektoren der zu A gehörenden charakteristischen Räume (zu den entsprechen Eigenwerten von A).

So. Ich hoffe, das war bis jetzt alles richtig. Jetzt meine eigentliche Frage:
Woher weiß ich denn ich welcher Reihenfolge, ich die b’s zu B zusammensetzen muss? Also ob jetzt z.B.

B=(b1,b2,b3) oder B=(b2,b1,b3)

richtig ist. Das ist ja offentsichtlich nicht egal: denn einmal erhalte ich mit B^-^1.A.B obere Dreiecksgestalt und mal nicht!?

Hoffentlich antwortet jemand…

OLIVER

Hallo Oliver,

mein Problem:
wenn ich eine reguläre nxn-Matrix A habe, dann kann ich doch
durch eine Transformation der Form B^-1.A.B die Matrix auf
eine Dreiecksgestalt bringen.
Wobei B=(b1,…,bn) eine MAtrix ist die aus die aus den
Vektoren b1 bis bn zusammengesetzt ist. Diese Vektoren sind
nun wiederum die Basisvektoren der zu A gehörenden
charakteristischen Räume (zu den entsprechen Eigenwerten von
A).

So. Ich hoffe, das war bis jetzt alles richtig.

Einverstanden.

Jetzt meine eigentliche Frage:
Woher weiß ich denn ich welcher Reihenfolge, ich die b’s zu B
zusammensetzen muss? Also ob jetzt z.B.

B=(b1,b2,b3) oder B=(b2,b1,b3)

richtig ist. Das ist ja offentsichtlich nicht egal: denn
einmal erhalte ich mit B^-^1.A.B obere Dreiecksgestalt und mal
nicht!?

Ist eigentlich wirklich egal. Wenn Du die Reihenfolge der Eigenvektoren vertauschst, ändert sich die Matrix B^(-1) auch entsprechend und Du erhälst bei B^(-1)*A*B automatisch eine Diagonalmatrix, bei der die Eigenwerte in der Hauptdiagonalen stehen. Und das in exakt der Reihenfolge, die Du bei der Matrix B verwendet hast. Denn:

A*B=(a_1*b_1,a_2*b_2,…, a_n*b_n), wobei die a_i (i=1…n) die Eigenwerte zu den Eigenvektoren b_1,…, b_n sind.

Da B^(-1)*B die Einheitsmatrix liefert, folgt hieraus sofort die Behauptung.
(Wenn Du bei B Spalten vertauschst, mußt Du bei B^(-1) die Zeilen analog vertauschen.)

Willst Du allerdings sicherstellen, daß ein Rechtssystem in ein Rechtssystem übergeführt wird, solltest Du eine Matrix wählen, die eine positive Determinante besitzt. (Dann bleiben Flächen und Volumina wie gewohnt positiv).

Hoffe das hilft Dir weiter

Helga

Jetzt meine eigentliche Frage:
Woher weiß ich denn ich welcher Reihenfolge, ich die b’s zu B
zusammensetzen muss? Also ob jetzt z.B.

B=(b1,b2,b3) oder B=(b2,b1,b3)

richtig ist. Das ist ja offentsichtlich nicht egal: denn
einmal erhalte ich mit B^-^1.A.B obere Dreiecksgestalt und mal
nicht!?

Ist eigentlich wirklich egal. Wenn Du die Reihenfolge der
Eigenvektoren vertauschst, ändert sich die Matrix B^(-1) auch
entsprechend und Du erhälst bei B^(-1)*A*B automatisch eine
Diagonalmatrix, bei der die Eigenwerte in der Hauptdiagonalen
stehen. Und das in exakt der Reihenfolge, die Du bei der

Hallo Helga,

danke für die Antwort, aber wie sieht die Sache aus, wenn die Matrix NICHT diagonalisierbar ist, sondern nur auf Dreiecksgestalt zu bringen ist.
Dann ist die Reihenfolge der b’s ja nicht mehr egal. Wie kann ich denn dann rauskriegen welche Reihenfolge ich nehmen muss, um auf obere Dreiecksgestalt (genauer gesagt: Jordan-Normalform) zu transformieren?

Zusatzfrage: wenn die Eigenwerte nicht sämtlich verschieden sind, kann ich dann daraus folgern, daß die Matrix nicht diagonalisierbar ist oder geht es unter „güntstigen Umständen“ doch noch?

OLIVER

Jetzt meine eigentliche Frage:
Woher weiß ich denn ich welcher Reihenfolge, ich die b’s zu B
zusammensetzen muss? Also ob jetzt z.B.

B=(b1,b2,b3) oder B=(b2,b1,b3)

richtig ist. Das ist ja offentsichtlich nicht egal: denn
einmal erhalte ich mit B^-^1.A.B obere Dreiecksgestalt und mal
nicht!?

Das haengt davon ab, fuer welche Potenz von (A-EW) der Vektor auf
Null transformiert wird. Die Vektoren werden dann nach diesen
Potenzen sortiert. Vertauschungen der Bloecke sind offensichtlich
belanglos.

Zusatzfrage: wenn die Eigenwerte nicht sämtlich verschieden
sind, kann ich dann daraus folgern, daß die Matrix nicht
diagonalisierbar ist oder geht es unter „güntstigen Umständen“
doch noch?

Natuerlich, nimm eine die Einheitsmatrix.

Ciao Lutz

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Danke!

Das haengt davon ab, fuer welche Potenz von (A-EW) der Vektor
auf
Null transformiert wird. Die Vektoren werden dann nach diesen
Potenzen sortiert. Vertauschungen der Bloecke sind
offensichtlich
belanglos.

Hallo Lutz,
mehr wollte ich nicht wissen! Man dankt!

OLIVER

ähm… hätt doch noch ne Frage…
Hallo,

Das haengt davon ab, fuer welche Potenz von (A-EW) der Vektor
auf
Null transformiert wird. Die Vektoren werden dann nach diesen
Potenzen sortiert. Vertauschungen der Bloecke sind
offensichtlich
belanglos.

ich hab das jetzt mal ausprobiert und du hast tatsächlich recht: wenn man die Eigenvektoren nach diesen Potenzen sortiert erhält man stets eine obere Dreiecksmatrix, aber ich will jetzt noch spezieller werden:
Ich hätte nämlich gern die Jordanische Normalform und dazu kommt es wohl - wie ich getestet hab - auch auf die Reihenfolge der Eigenvektoren an, die zur selben (A-EW) Potenz gehören.
Einmal krieg ich die JN-Form und einmal nicht… wär gut, wenn’s dazu auch ein Kriterium gibt… gibts eins?

Gruß
OLIVER

Ich hätte nämlich gern die Jordanische Normalform und dazu
kommt es wohl - wie ich getestet hab - auch auf die
Reihenfolge der Eigenvektoren an, die zur selben (A-EW) Potenz
gehören.
Einmal krieg ich die JN-Form und einmal nicht… wär gut,
wenn’s dazu auch ein Kriterium gibt… gibts eins?

Gruß
OLIVER

Das ganze nennt sich invariante Unterraeume, es gibt fuer jeden
eine Serie von Eigenvektoren zu unterschiedlichen Potenzen. Nimm
einen EV v mit der hoechsten Potenz, dann ist (A-EW)v der
zugehoerige EW der naechst niedrigen Potenz, usw. bis Potenz
Null. Die entstehende Serie von Vektoren spannt einen unter A
invarianten Unterraum auf, mit Dimension=Blockgroesse.

Ciao Lutz