Characteristics equation is ∣ A − λ I ∣ = 0 |A-\lambda I|=0 ∣ A − λ I ∣ = 0 .
∣ 1 0 3 2 1 − 1 1 − 1 1 ∣ = 0 \begin{vmatrix}
1&0&3 \\
2&1&-1\\
1&-1&1\\
\end{vmatrix}=0 ∣ ∣ 1 2 1 0 1 − 1 3 − 1 1 ∣ ∣ = 0
( 1 − λ ) [ ( 1 − λ ) 2 − 1 ] + 3 [ − 2 − ( 1 − λ ) ] = 0 ( 1 − λ ) 3 − 1 + λ + 3 ( − 3 + λ ) = 0 ( 1 − λ ) 3 − 1 + λ − 9 + 3 λ = 0 ( 1 − λ ) 3 + 4 λ − 10 = 0 1 − 3 λ + 3 λ 2 − λ 3 + 4 λ − 10 = 0 − λ 3 + 3 λ 2 + λ − 9 = 0 λ 3 − 3 λ 2 − λ + 9 = 0 (1-\lambda) [(1-\lambda) ^2-1]+3[-2-(1-\lambda) ]=0\\
(1-\lambda) ^3-1+\lambda+3(-3+\lambda) =0\\
(1-\lambda) ^3-1+\lambda-9+3\lambda=0\\
(1-\lambda)^3+4\lambda-10=0\\
1-3\lambda+3\lambda^2-\lambda^3+4\lambda-10=0\\
-\lambda^3+3\lambda^2+\lambda-9=0\\
\lambda^3-3\lambda^2-\lambda+9=0 ( 1 − λ ) [( 1 − λ ) 2 − 1 ] + 3 [ − 2 − ( 1 − λ )] = 0 ( 1 − λ ) 3 − 1 + λ + 3 ( − 3 + λ ) = 0 ( 1 − λ ) 3 − 1 + λ − 9 + 3 λ = 0 ( 1 − λ ) 3 + 4 λ − 10 = 0 1 − 3 λ + 3 λ 2 − λ 3 + 4 λ − 10 = 0 − λ 3 + 3 λ 2 + λ − 9 = 0 λ 3 − 3 λ 2 − λ + 9 = 0
By Cayley-Hamilton Theorem, A 3 − 3 A 2 − A + 9 = 0. A^3-3A^2-A+9=0. A 3 − 3 A 2 − A + 9 = 0.
⟹ A 3 − 3 A 2 = A − 9 I . \implies A^3-3A^2=A-9I. ⟹ A 3 − 3 A 2 = A − 9 I .
A 6 − 5 A 5 + 8 A 4 − 2 A 3 − 9 A 2 + 31 A − 31 I = A 6 − 3 A 5 − 2 A 5 + 6 A 4 + 2 A 4 − 6 A 3 + 4 A 3 − 12 A 2 + 3 A 2 + 31 A − 36 I = A 3 ( A 3 − 3 A 2 ) − 2 A 2 ( A 3 − 3 A 2 ) + 2 A ( A 3 − 3 A 2 ) + 4 ( A 3 − 3 A 2 ) + 3 A 2 + 31 A − 36 I = ( A 3 − 3 A 2 ) ( A 3 − 2 A 2 + 2 A + 4 I ) + 3 A 2 + 31 A − 36 I = ( A 3 − 3 A 2 ) ( A 3 − 3 A 2 + A 2 − A + 3 A + 9 I − 5 I ) + 3 A 2 + 31 A − 36 I = ( A 3 − 3 A 2 ) ( A 3 − 3 A 2 − A + 9 I + A 2 + 3 A − 5 I ) + 3 A 2 + 31 A − 36 I A^6-5A^5+8A^4-2A^3-9A^2+31A-31I\\
=A^6-3A^5-2A^5+6A^4+2A^4-6A^3+4A^3-12A^2+3A^2+31A-36I\\
=A^3(A^3-3A^2)-2A^2(A^3-3A^2)+2A(A^3-3A^2)+4(A^3-3A^2)+3A^2+31A-36I\\
=(A^3-3A^2)(A^3-2A^2+2A+4I)+3A^2+31A-36I\\
=(A^3-3A^2)(A^3-3A^2+A^2-A+3A+9I-5I)+3A^2+31A-36I\\
=(A^3-3A^2)(A^3-3A^2-A+9I+A^2+3A-5I)+3A^2+31A-36I\\ A 6 − 5 A 5 + 8 A 4 − 2 A 3 − 9 A 2 + 31 A − 31 I = A 6 − 3 A 5 − 2 A 5 + 6 A 4 + 2 A 4 − 6 A 3 + 4 A 3 − 12 A 2 + 3 A 2 + 31 A − 36 I = A 3 ( A 3 − 3 A 2 ) − 2 A 2 ( A 3 − 3 A 2 ) + 2 A ( A 3 − 3 A 2 ) + 4 ( A 3 − 3 A 2 ) + 3 A 2 + 31 A − 36 I = ( A 3 − 3 A 2 ) ( A 3 − 2 A 2 + 2 A + 4 I ) + 3 A 2 + 31 A − 36 I = ( A 3 − 3 A 2 ) ( A 3 − 3 A 2 + A 2 − A + 3 A + 9 I − 5 I ) + 3 A 2 + 31 A − 36 I = ( A 3 − 3 A 2 ) ( A 3 − 3 A 2 − A + 9 I + A 2 + 3 A − 5 I ) + 3 A 2 + 31 A − 36 I
But, ( A 3 − 3 A 2 ) = A − 9 I , A 3 − 3 A 2 − A + 9 I = 0 (A^3-3A^2)=A-9I, A^3-3A^2-A+9I=0 ( A 3 − 3 A 2 ) = A − 9 I , A 3 − 3 A 2 − A + 9 I = 0
= ( A − 9 I ) ( 0 + A 2 + 3 A − 5 ) + 3 A 2 + 31 A − 36 I = A 3 + 3 A 2 − 5 A − 9 A 2 − 27 A + 45 I + 3 A 2 + 31 A − 36 I = A 3 − 3 A 2 − A + 9 I = 0 =(A-9I)(0+A^2+3A-5)+3A^2+31A-36I\\
=A^3+3A^2-5A-9A^2-27A+45I+3A^2+31A-36I\\
=A^3-3A^2-A+9I\\
=0 = ( A − 9 I ) ( 0 + A 2 + 3 A − 5 ) + 3 A 2 + 31 A − 36 I = A 3 + 3 A 2 − 5 A − 9 A 2 − 27 A + 45 I + 3 A 2 + 31 A − 36 I = A 3 − 3 A 2 − A + 9 I = 0
Comments