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Autovalores, Autovetores e Diagonalização

Autovalores e autovetores: polinômio característico, multiplicidades algébrica e geométrica, condições para diagonalização e aplicações a sistemas de EDOs e potências de matrizes.

Used in: engenharia

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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Autovalores: Teoria Espectral

Espectro e Resolução

Definição. O espectro de AMn×n(C)A \in M_{n\times n}(\mathbb{C}) é σ(A)={λC:det(AλI)=0}\sigma(A) = \{\lambda \in \mathbb{C}: \det(A-\lambda I) = 0\}.

O resolvente é a função RA(λ)=(AλI)1R_A(\lambda) = (A-\lambda I)^{-1}, definida para λσ(A)\lambda \notin \sigma(A). É holomorfa em Cσ(A)\mathbb{C}\setminus\sigma(A) com polos nos autovalores (de ordem = multiplicidade).

Integral espectral (Dunford): f(A)=12πiCf(λ)RA(λ)dλf(A) = \frac{1}{2\pi i}\oint_C f(\lambda)R_A(\lambda)\,d\lambda para CC envolvendo σ(A)\sigma(A). Isso define o cálculo funcional — como eAe^A, lnA\ln A, A1/2A^{1/2}.

Conexão com Análise Complexa

Os autovalores de AA são exatamente os polos de tr(RA(λ))=k(λkλ)1\text{tr}(R_A(\lambda)) = \sum_k(\lambda_k - \lambda)^{-1}. A soma dos resíduos em todos os polos = nn (dimensão do espaço).

O polinômio característico é pA(λ)=det(AλI)p_A(\lambda) = \det(A-\lambda I), e a identidade de Liouville diz que det(AλI)\det(A-\lambda I) é um polinômio de grau exato nn em λ\lambda.

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Updated on 2026-05-28 · Author(s): Clube da Matemática

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