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
Diagonalizacja 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.
Macierz \(A\) jest diagonalizowalna wtedy i tylko wtedy, gdy ma:
Correct answer: A. Bazę wektorów własnych
Explanation: Diagonalizacja oznacza, że istnieje baza złożona z wektorów własnych.
Jeśli macierz \(2\times2\) ma dwie różne rzeczywiste wartości własne, to czy jest diagonalizowalna nad \(\mathbb{R}\)?
Correct answer: D. Tak
Explanation: Wektory własne odpowiadające różnym wartościom własnym są liniowo niezależne.
Macierz \(\begin{pmatrix}1&0\\0&2\end{pmatrix}\) jest:
Correct answer: B. Diagonalizowalna
Explanation: Jest już diagonalna, więc jest diagonalizowalna.
Jaka jest macierz diagonalna podobna do \(\begin{pmatrix}1&0\\0&2\end{pmatrix}\) przy użyciu standardowej bazy wektorów własnych?
Correct answer: B. \(\begin{pmatrix}1&0\\0&2\end{pmatrix}\)
Explanation: W standardowej bazie macierz jest już diagonalna.
Czy \(\begin{pmatrix}1&1\\0&1\end{pmatrix}\) jest diagonalizowalna?
Correct answer: A. Nie
Explanation: Ma tylko jeden kierunek przestrzeni własnej dla powtórzonej wartości własnej \(1\).
Jeśli \(A=PDP^{-1}\), to jakie są elementy na przekątnej macierzy \(D\)?
Correct answer: C. Wartości własne macierzy \(A\)
Explanation: W diagonalizacji macierz \(D\) zawiera wartości własne macierzy \(A\).
W zapisie \(A=PDP^{-1}\) co zwykle zawierają kolumny macierzy \(P\)?
Correct answer: B. Wektory własne macierzy \(A\)
Explanation: Kolumny macierzy \(P\) są wektorami własnymi odpowiadającymi elementom diagonalnym macierzy \(D\).
Dlaczego diagonalizacja jest użyteczna do obliczania \(A^n\)?
Correct answer: C. Ponieważ \(D^n\) łatwo obliczyć
Explanation: Jeśli \(A=PDP^{-1}\), to \(A^n=PD^nP^{-1}\), a potęgi macierzy diagonalnych łatwo się oblicza.
Jeśli macierz \(3\times3\) ma trzy różne wartości własne, co z tego wynika?
Correct answer: C. Jest diagonalizowalna
Explanation: Trzy różne wartości własne dają trzy liniowo niezależne wektory własne.
Jeśli macierz jest diagonalizowalna, to czy musi być diagonalna w oryginalnej bazie?
Correct answer: C. Nie
Explanation: Nie. Diagonalizowalna oznacza diagonalna w pewnej bazie wektorów własnych, a niekoniecznie w obecnej bazie.
Result
Your score: 0 / 10
Review your result below.

