1
対称行列 $A = (−8−6−61)$ を直交行列 $T$ を使って対角化すると
${}^t TAT = (−11004)$
となった。この時, $T$ として最も適切なものを以下の選択肢から選びなさい。
$\dfrac{1}{\sqrt{5}} (211−2)$
$(211−2)$
$\dfrac{1}{\sqrt{5}} (12−21)$
$(12−21)$
仮定から $\lambda = -11, 4$ は $A$ の固有値である。
$\lambda = -11$ の時
$(−8+11−6−61+11) (xy) = \overrightarrow{0}$
とすると
$(3−6−612) (xy) = (3x−6y−6x+12y) = (00)$
$x = 2y$ より, 固有ベクトルは $\overrightarrow{v_1} = c_1(21)$ $(c_1\not=0)$ である。
また, $\lambda = 4$ の時
$(−8−4−6−61−4) (xy) = \overrightarrow{0}$
とすると
$(−12−6−6−3) (xy) = (−12x−6y−6x−3y) = (00)$
$y = -2x$ より, 固有ベクトルは $\overrightarrow{v_2} = c_2(1−2)$ $(c_2\not=0)$ である。
$T$ は直交行列なので $|\overrightarrow{v_1}| = |\overrightarrow{v_2}| = 1$ とすると $c_1 = c_2 = \pm \dfrac{1}{\sqrt{5}}$ である。
よって $T = \dfrac{1}{\sqrt{5}} (211−2)$ である。