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Espacio de vectores propios generalizado con $\lambda_1=\lambda_2=\lambda_3=2$

Que sea $$M:=\begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 \\ -1 & 3 & 1 \\ 0 & 0 & 2 \end{pmatrix}$$

El polinomio característico sería entonces $\chi_M(\lambda)=\lambda^3-6\lambda^2+12\lambda-8$ y sus puntos ceros son $\lambda_1=\lambda_2=\lambda_3=2$ . Ahora tenemos la matriz: $$N:=\lambda_1I_3-M=\begin{pmatrix} 1 & -1 & -1 \\ 1 & -1 & -1 \\ 0 & 0 & 0 \end{pmatrix}$$

A partir de ahí calculamos que hay dos vectores propios: $v_1=\begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix}$ y $v_2=\begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 1 \end{pmatrix}$ . Si queremos calcular los vectores propios generalizados necesitamos encontrar un vector $v_3$ tal que $N^2v_3=0$ pero entendemos que $N^2=0$ , una matriz nula 3x3. ¿Cómo podemos calcular el tercer vector? Como sé que debe haber un mínimo de $\dim{M}=3$ vectores propios generalizados.

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Dejemos que $$v_3=\begin{pmatrix}-1\\0\\0\end{pmatrix}.$$ Then $$(M-2I)v_3 = \begin{pmatrix}-1&1&1\\-1&1&1\\0&0&0\end{pmatrix}\begin{pmatrix}-1\\0\\0\end{pmatrix} = \begin{bmatrix}1\\1\\0\end{bmatrix}=v_1, $$ así que $$(M-2I)^2v_3 = (M-2I)(M-2I)v_3=(M-2I)v_1=0, $$ y por lo tanto $v_3$ es un vector propio generalizado de $M$ .

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