LA 101
M04 · L01
الوحدة 4: القيم الذاتية

مسألة القيم الذاتية

حين تُطبّق مصفوفة على متجه فلا تدوّره بل تمدّه فقط — يُسمى ذلك المتجه متجهًا ذاتيًا وعامل المد يُسمى القيمة الذاتية.

01 / 11
LA 101
M04 · L01
الحدس الهندسي

الاتجاهات الخاصة

  • معظم المتجهات تُدوَّر وتُمدّ معًا
  • المتجهات الذاتية تُمدّ فحسب — ولا تُدوَّر أبداً
  • تكشف المحاور الطبيعية للتحويل
  • Av = λv: فعل المصفوفة = مجرد تكبير
02 / 11
LA 101
M04 · L01
التعريف

معادلة القيم الذاتية

المتجه الغير صفري v يُعدّ متجهًا ذاتيًا لـ A إذا كان ضربه بـ A لا يُغيّر سوى حجمه — بقيمة ذاتية λ.

Eigenvalue Equation
A\mathbf{v}=\lambda\mathbf{v}
03 / 11
LA 101
M04 · L01
من المعادلة إلى المحدد

المعادلة المميزة

نعيد ترتيب Av = λv → (A − λI)v = 0. لوجود حل غير صفري لـ v، يجب أن تكون (A − λI) شاذة.

Characteristic Equation
\det(A-\lambda I)=0
04 / 11
LA 101
M04 · L01
كثيرة الحدود المميزة

للمصفوفة A = [[3,1],[0,2]]

كثيرة الحدود
(3−λ)(2−λ) = λ² − 5λ + 6 = (λ−3)(λ−2)
القيم الذاتية
λ₁ = 3    λ₂ = 2
05 / 11
LA 101
M04 · L01
مثال خطوة بخطوة

أربع خطوات للقيم الذاتية

الخطوة 1
اكوِّن A − λI (اطرح λ من القطر)
الخطوة 2
اضبط det(A − λI) = 0
الخطوة 3
حلّل كثيرة الحدود المميزة
الخطوة 4
الجذور هي القيم الذاتية
06 / 11
LA 101
M04 · L01
عدّ القيم الذاتية

التعددية الجبرية

يمكن أن تتكرر القيمة الذاتية كجذر في كثيرة الحدود المميزة. مصفوفة من الدرجة n لها بالضبط n قيمة ذاتية مع احتساب التعددية.

n
قيم ذاتية
∏λᵢ
= det(A)
∑λᵢ
= tr(A)
07 / 11
LA 101
M04 · L01
أبعاد أعلى

للمصفوفات 3×3

  • كثيرة الحدود المميزة من الدرجة 3
  • حتى 3 قيم ذاتية (مع احتساب التعددية)
  • بعضها قد يكون أعدادًا مركبة
  • المصفوفات المتماثلة الحقيقية ← قيم ذاتية حقيقية دائمًا
  • المصفوفات المثلثية ← القيم الذاتية على القطر
08 / 11
LA 101
اختبار سريع

تحقّق ممّا ثبت

أربعة أسئلة من هذا الدرس. أجب لترى السبب — يظهر الشرح سواء أصبتَ أم أخطأت. ولا شيء يُسجّل أو يُحفظ.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

09 / 11
LA 101
M04 · L01
خصائص رئيسية

ما تكشفه القيم الذاتية

  • det(A) = حاصل ضرب جميع القيم الذاتية
  • tr(A) = مجموع جميع القيم الذاتية
  • المصفوفات المتشابهة تتشارك القيم الذاتية
  • قيم المصفوفة المثلثية = عناصرها القطرية
  • المصفوفة الشاذة ↔ 0 قيمة ذاتية لها
10 / 11
LA 101
ما يلي
اكتمل الدرس 1

M4-L2: إيجاد المتجهات الذاتية

وجدت القيم الذاتية. الخطوة التالية: إيجاد المتجهات الذاتية — الاتجاهات الخاصة — واكتشاف ما تكشفه عن بنية أي مصفوفة.

11 / 11