Jordan Form & Generalized Eigenvectors Practice Quiz with a Step-by-Step Interactive Lesson
Use the question set below to practice Jordan form and generalized eigenvectors: Jordan blocks \(J_k(\lambda)\), nilpotent parts, ordinary and generalized eigenvectors, Jordan chains, algebraic versus geometric multiplicity, generalized eigenspaces \(\ker((A-\lambda I)^k)\), minimal polynomial exponents, diagonalizability criteria, nilpotency index, trace, determinant, and field issues. Open the lesson for compact worked examples and quick checks.
How this Jordan form practice works
- 1. Take the practice set: answer questions about blocks, chains, kernels, minimal polynomials, nilpotent powers, and diagonalizability.
- 2. Open the lesson: review the definitions, recognition tests, worked examples, and single-answer checks.
- 3. Retry: return to the question set and first decide whether the problem asks for a block size, a chain relation, a multiplicity, or a polynomial exponent.
What you will learn in the Jordan form and generalized eigenvectors lesson
Jordan blocks
- Block shape: \(J_k(\lambda)\) has \(\lambda\) on the diagonal and \(1\) on the superdiagonal
- Nilpotent part: \(J_k(\lambda)-\lambda I\) dies at power \(k\)
- Diagonal form: all blocks have size \(1\)
Generalized eigenvectors
- Generalized: \((A-\lambda I)^k v=0\) for some \(k\ge1\)
- Chain: \((A-\lambda I)v_1=0\) and \((A-\lambda I)v_i=v_{i-1}\)
- Rank: if \(Nv≠0\) but \(N^2v=0\), the vector sits above an eigenvector
Multiplicities and kernels
- Algebraic multiplicity: total size of all \(\lambda\)-blocks
- Geometric multiplicity: number of \(\lambda\)-blocks
- Kernels: \(\dim\ker(A-\lambda I)\) counts eigenvector directions
Minimal polynomial and traps
- Largest block: exponent of \(X-\lambda\) in \(m_A(X)\)
- Diagonalizable: geometric multiplicity equals algebraic multiplicity for every eigenvalue
- Field: full Jordan form is guaranteed over an algebraically closed field such as \(\mathbb{C}\)
Practice set
Forma di Jordan e vettori propri generalizzati 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.
Un autovettore generalizzato per l'autovalore \(\lambda\) soddisfa:
Correct answer: D. \((A-\lambda I)^k v=0\) per qualche \(k\ge1\)
Explanation: Gli autovettori generalizzati sono annullati da una potenza di \(A-\lambda I\).
Un blocco di Jordan per l'autovalore \(\lambda\) ha \(\lambda\) sulla diagonale e di solito cosa ha sopra di essa?
Correct answer: B. Uno
Explanation: Un blocco di Jordan ha degli \(1\) sulla superdiagonale.
Una matrice è diagonalizzabile esattamente quando tutti i blocchi di Jordan hanno dimensione:
Correct answer: A. \(1\)
Explanation: Le matrici diagonali sono forme di Jordan con soli blocchi \(1\times1\).
Per \(J=\begin{pmatrix}\lambda&1\\0&\lambda\end{pmatrix}\), qual è il suo unico autovalore?
Correct answer: C. \(\lambda\)
Explanation: Gli elementi diagonali di questo blocco di Jordan sono entrambi \(\lambda\).
Per \(J=\begin{pmatrix}2&1\\0&2\end{pmatrix}\), \(J\) è diagonalizzabile?
Correct answer: B. No
Explanation: Questo è un blocco di Jordan non banale di dimensione \(2\), quindi non è diagonalizzabile.
La dimensione del blocco di Jordan più grande per \(\lambda\) è l'esponente di \((X-\lambda)\) in:
Correct answer: B. Il polinomio minimo
Explanation: Il polinomio minimo registra la dimensione del blocco di Jordan più grande per ciascun autovalore.
Se \((A-\lambda I)v=0\), allora \(v\) è:
Correct answer: D. Un autovettore se \(v\ne0\)
Explanation: Questa è la consueta equazione degli autovettori.
Se \((A-\lambda I)^2v=0\) ma \((A-\lambda I)v\ne0\), allora \(v\) è:
Correct answer: C. Un autovettore generalizzato
Explanation: È un autovettore generalizzato di rango \(2\), non un autovettore ordinario.
La traccia di una matrice di Jordan è:
Correct answer: C. La somma dei suoi autovalori sulla diagonale
Explanation: La traccia è la somma degli elementi diagonali, cioè degli autovalori contati con molteplicità algebrica.
Un blocco di Jordan nilpotente ha quale autovalore?
Correct answer: A. \(0\)
Explanation: Le matrici nilpotenti hanno come unico autovalore \(0\).
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