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
การทำให้เป็นแนวทแยง 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.
เมทริกซ์ \(A\) จะทำให้เป็นแนวทแยงได้เมื่อมี:
Correct answer: A. ฐานของเวกเตอร์ลักษณะเฉพาะ
Explanation: การทำให้เป็นแนวทแยงหมายความว่ามีฐานที่ประกอบด้วยเวกเตอร์ลักษณะเฉพาะ
ถ้าเมทริกซ์ \(2\times2\) มีค่าลักษณะเฉพาะจริงที่แตกต่างกันสองค่า มันจะทำให้เป็นแนวทแยงได้เหนือ \(\mathbb{R}\) หรือไม่?
Correct answer: D. ใช่
Explanation: เวกเตอร์ลักษณะเฉพาะสำหรับค่าลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันเป็นอิสระเชิงเส้น
เมทริกซ์ \(\begin{pmatrix}1&0\\0&2\end{pmatrix}\) เป็น:
Correct answer: B. ทำให้เป็นแนวทแยงได้
Explanation: มันเป็นแนวทแยงอยู่แล้ว ดังนั้นจึงทำให้เป็นแนวทแยงได้
เมทริกซ์แนวทแยงที่คล้ายกับ \(\begin{pmatrix}1&0\\0&2\end{pmatrix}\) โดยใช้ฐานลักษณะเฉพาะมาตรฐานคืออะไร?
Correct answer: B. \(\begin{pmatrix}1&0\\0&2\end{pmatrix}\)
Explanation: เมื่อใช้ฐานมาตรฐาน เมทริกซ์นี้เป็นแนวทแยงอยู่แล้ว
\(\begin{pmatrix}1&1\\0&1\end{pmatrix}\) ทำให้เป็นแนวทแยงได้หรือไม่?
Correct answer: A. ไม่
Explanation: มันมีเพียงทิศทางของปริภูมิลักษณะเฉพาะเดียวสำหรับค่าลักษณะเฉพาะที่ซ้ำกัน \(1\)
ถ้า \(A=PDP^{-1}\) สมาชิกบนแนวทแยงของ \(D\) คืออะไร?
Correct answer: C. ค่าลักษณะเฉพาะของ \(A\)
Explanation: ในการทำให้เป็นแนวทแยง \(D\) เก็บค่าลักษณะเฉพาะของ \(A\)
ใน \(A=PDP^{-1}\) คอลัมน์ของ \(P\) โดยปกติประกอบด้วยอะไร?
Correct answer: B. เวกเตอร์ลักษณะเฉพาะของ \(A\)
Explanation: คอลัมน์ของ \(P\) คือเวกเตอร์ลักษณะเฉพาะที่สอดคล้องกับสมาชิกบนแนวทแยงของ \(D\)
เหตุใดการทำให้เป็นแนวทแยงจึงมีประโยชน์ในการคำนวณ \(A^n\)?
Correct answer: C. เพราะ \(D^n\) คำนวณได้ง่าย
Explanation: ถ้า \(A=PDP^{-1}\) แล้ว \(A^n=PD^nP^{-1}\) และกำลังของเมทริกซ์แนวทแยงคำนวณได้ง่าย
ถ้าเมทริกซ์ \(3\times3\) มีค่าลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันสามค่า จะสรุปได้ว่าอะไร?
Correct answer: C. ทำให้เป็นแนวทแยงได้
Explanation: ค่าลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกันสามค่าให้เวกเตอร์ลักษณะเฉพาะอิสระสามตัว
ถ้าเมทริกซ์ทำให้เป็นแนวทแยงได้ จำเป็นต้องเป็นแนวทแยงในฐานเดิมหรือไม่?
Correct answer: C. ไม่
Explanation: ไม่ใช่ ทำให้เป็นแนวทแยงได้หมายความว่าเป็นแนวทแยงในฐานลักษณะเฉพาะบางฐาน ไม่จำเป็นต้องเป็นฐานปัจจุบัน
Result
Your score: 0 / 10
Review your result below.

