Diagonalization Practice Quiz with a Step-by-Step Interactive Lesson
Use the question set below to practice diagonalization: recognizing when a matrix has an eigenbasis, reading and building \(A=PDP^{-1}\), matching eigenvectors in \(P\) with eigenvalues in \(D\), using distinct eigenvalues as a fast sufficient test, checking repeated eigenvalues through geometric multiplicity, spotting Jordan-block traps, computing powers as \(A^n=PD^nP^{-1}\), and using eigenvalues for trace, determinant, rank, invertibility, projections, nilpotent cases, and minimal-polynomial checks. If you want a refresher, open the lesson for mentally followable examples and checks.
How this diagonalization practice works
- 1. Take the practice set: answer eigenbasis, similarity, powers, repeated eigenvalue, and matrix invariant questions below.
- 2. Open the lesson: review what \(A=PDP^{-1}\) means, how to test for enough eigenvectors, and how to use the diagonal form.
- 3. Retry: return to the question set and ask whether the matrix has a full basis of eigenvectors.
What you will learn in the diagonalization lesson
Meaning of \(A=PDP^{-1}\)
- Diagonalizable: there is a basis made of eigenvectors
- \(P\): columns are eigenvectors in the chosen order
- \(D\): diagonal entries are the matching eigenvalues
Tests for diagonalizability
- In dimension \(n\), diagonalization needs \(n\) linearly independent eigenvectors
- Distinct eigenvalues guarantee independent eigenvectors
- Repeated eigenvalues require eigenspace dimensions, not just the characteristic polynomial
Constructing and using the form
- Build \(P\) from an eigenbasis and put matching eigenvalues on \(D\)
- Use \(A^n=PD^nP^{-1}\) because diagonal powers are entry-by-entry
- Trace, determinant, rank, and invertibility become quick diagonal checks
Structure and traps
- A nontrivial Jordan block has too few eigenvectors and is not diagonalizable
- A diagonalizable matrix with one eigenvalue \(\lambda\) is \(\lambda I\)
- The field matters: some real matrices diagonalize only after allowing complex eigenvectors
Practice set
Diagonalizzazione practice questions with instant score
Answer all 10 questions below, then get your final score and a mistake review at the end so you know exactly what to improve.
Una matrice \(A\) è diagonalizzabile quando ha:
Correct answer: A. Una base di autovettori
Explanation: La diagonalizzazione significa che esiste una base formata da autovettori.
Se una matrice \(2\times2\) ha due autovalori reali distinti, è diagonalizzabile su \(\mathbb{R}\)?
Correct answer: D. Sì
Explanation: Gli autovettori relativi ad autovalori distinti sono linearmente indipendenti.
La matrice \(\begin{pmatrix}1&0\\0&2\end{pmatrix}\) è:
Correct answer: B. Diagonalizzabile
Explanation: È già diagonale, quindi è diagonalizzabile.
Qual è la matrice diagonale simile a \(\begin{pmatrix}1&0\\0&2\end{pmatrix}\) usando la base propria standard?
Correct answer: B. \(\begin{pmatrix}1&0\\0&2\end{pmatrix}\)
Explanation: Con la base standard, la matrice è già diagonale.
\(\begin{pmatrix}1&1\\0&1\end{pmatrix}\) è diagonalizzabile?
Correct answer: A. No
Explanation: Ha solo una direzione di autospazio per l'autovalore ripetuto \(1\).
Se \(A=PDP^{-1}\), quali sono gli elementi diagonali di \(D\)?
Correct answer: C. Gli autovalori di \(A\)
Explanation: Nella diagonalizzazione, \(D\) contiene gli autovalori di \(A\).
In \(A=PDP^{-1}\), cosa contengono di solito le colonne di \(P\)?
Correct answer: B. Autovettori di \(A\)
Explanation: Le colonne di \(P\) sono autovettori corrispondenti agli elementi diagonali di \(D\).
Perché la diagonalizzazione è utile per calcolare \(A^n\)?
Correct answer: C. Perché \(D^n\) è facile da calcolare
Explanation: Se \(A=PDP^{-1}\), allora \(A^n=PD^nP^{-1}\), e le potenze delle matrici diagonali sono facili da calcolare.
Se una matrice \(3\times3\) ha tre autovalori distinti, cosa segue?
Correct answer: C. È diagonalizzabile
Explanation: Tre autovalori distinti danno tre autovettori indipendenti.
Se una matrice è diagonalizzabile, deve essere diagonale nella base originale?
Correct answer: C. No
Explanation: No. Diagonalizzabile significa diagonale in una qualche base di autovettori, non necessariamente nella base attuale.
Result
Your score: 0 / 10
Review your result below.

