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Aufgabe:

Sei A ∈ KN×N eine Matrix mit paarweise verschiedenen Eigenwerten
λ1, . . . , λk mit geometrischen Vielfachheiten ν1, . . . , νk.


Sei S ∈ KN×N eine beliebige reguläre Matrix.

Zeigen Sie: SAS^-1 besitzt genau dieselben Eigenwerte mit genau denselben geometrischen Vielfachheiten wie A.


Problem/Ansatz:

Ich habe leider nicht wirklich einen Ansatz für diese Aufgabe. Ich habe mir überlegt zuerst zu zeigen, dass wenn x ein Eigenvektor von A ist, dann auch Sx von SAS^-1, aber weiß auch nicht wirklich wie man dies zeigen kann.

Ich würde mich sehr über jede Hilfe freuen.


Mit freundlichen Grüßen

yasadboii

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Da \(A\mapsto SAS^{-1}\) ein innerer Automorphismus

der Algebra \(K^{N\times N}\) ist, also insbesondere der

Ringstruktur dieses Matrizenrings, gilt für das charakteristische

Polynom \(P\) von \(A\) und \(Q\) von \(SAS^{-1}\):

\(Q(X)=\det(X\cdot I_N-SAS^{-1})=\det(S(X\cdot I_N-A)S^{-1})=\)

\(=\det (S)\det(X\cdot I_N-A)\det(S)^{-1}=P(X)\).

\(P(SAS^{-1})=SP(A)S^{-1}=S\cdot 0\cdot S^{-1}=0\), d.h.

das charakteristische Polynom von \(A\) und \(SAS^{-1}\) sind gleich

und daher haben beide Matrizen dieselben Eigenwerte.

Durch den Basiswechsel, dem \(S\) entspricht, werden die Basen

der Eigenräume bijektiv aufeinander abgebildet, d.h.

die geometrischen Vielfachheiten sind dieselben.

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