3x3Matrix/235/Jordan/Beispiel

Wir wollen Fakt auf

${}M={\begin{pmatrix}0&2&3\\0&0&5\\0&0&0\end{pmatrix}}\,$

anwenden. Es ist

${}M^{2}={\begin{pmatrix}0&2&3\\0&0&5\\0&0&0\end{pmatrix}}\cdot {\begin{pmatrix}0&2&3\\0&0&5\\0&0&0\end{pmatrix}}={\begin{pmatrix}0&0&10\\0&0&0\\0&0&0\end{pmatrix}}\,$

und

${}M^{3}=0\,.$

Somit ist

$V_{1}=\operatorname {kern} M=\langle e_{1}\rangle ,\,V_{2}=\operatorname {kern} M^{2}=\langle e_{1},e_{2}\rangle {\text{ und }}V_{3}=K^{3}.$

Es ist

${}V_{3}=V_{2}\oplus \langle e_{3}\rangle \,,$

sodass wir

${}U_{3}=\langle e_{3}\rangle \,$

wählen können. Es ist

${}Me_{3}={\begin{pmatrix}3\\5\\0\end{pmatrix}}\in V_{2}\,.$

Somit ist

${}V_{2}=V_{1}\oplus U_{2}\,$

mit

${}U_{2}=\langle {\begin{pmatrix}3\\5\\0\end{pmatrix}}\rangle \,.$

Schließlich ist

${}M^{2}e_{3}=M{\begin{pmatrix}3\\5\\0\end{pmatrix}}={\begin{pmatrix}0&2&3\\0&0&5\\0&0&0\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}3\\5\\0\end{pmatrix}}={\begin{pmatrix}10\\0\\0\end{pmatrix}}\,.$

Daher ist

${\begin{pmatrix}10\\0\\0\end{pmatrix}},\,{\begin{pmatrix}3\\5\\0\end{pmatrix}}\,,{\begin{pmatrix}0\\0\\1\end{pmatrix}}$

eine Basis wie gewünscht.

Die inverse Matrix zu

${}B={\begin{pmatrix}10&3&0\\0&5&0\\0&0&1\end{pmatrix}}\,$

ist

${\begin{pmatrix}{\frac {1}{10}}&-{\frac {3}{50}}&0\\0&{\frac {1}{5}}&0\\0&0&1\end{pmatrix}}$

und es ist

${}{\begin{aligned}B^{-1}MB&={\begin{pmatrix}{\frac {1}{10}}&-{\frac {3}{50}}&0\\0&{\frac {1}{5}}&0\\0&0&1\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}0&2&3\\0&0&5\\0&0&0\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}10&3&0\\0&5&0\\0&0&1\end{pmatrix}}\\&={\begin{pmatrix}{\frac {1}{10}}&-{\frac {3}{50}}&0\\0&{\frac {1}{5}}&0\\0&0&1\end{pmatrix}}{\begin{pmatrix}0&10&3\\0&0&5\\0&0&0\end{pmatrix}}\\&={\begin{pmatrix}0&1&0\\0&0&1\\0&0&0\end{pmatrix}}.\end{aligned}}$