Calculadora de Polinomio Característico
Calcula el polinomio característico det(A − λI) de una matriz cuadrada. Soporta matrices de 2×2 a 6×6 con expansión por cofactores paso a paso, extracción de valores propios, análisis de coeficientes y visualización interactiva del polinomio.
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Calculadora de Polinomio Característico
The Characteristic Polynomial Calculator computes the characteristic polynomial \(p(\lambda) = \det(\lambda I - A)\) of any square matrix from 2×2 to 6×6. Enter your matrix values, and instantly get the polynomial in both expanded and factored form, eigenvalues with multiplicities, a coefficient analysis table, an interactive polynomial graph, and a complete step-by-step solution with MathJax-rendered formulas.
What Is the Characteristic Polynomial?
The characteristic polynomial of an \(n \times n\) matrix \(A\) is defined as:
$$p(\lambda) = \det(\lambda I - A)$$
This is a degree-\(n\) polynomial in \(\lambda\), and its roots are exactly the eigenvalues of \(A\). The characteristic polynomial encodes fundamental invariants of the matrix: its trace equals the negative of the \(\lambda^{n-1}\) coefficient, and its determinant equals the constant term (up to sign). By the Cayley–Hamilton theorem, every square matrix satisfies its own characteristic equation: \(p(A) = 0\).
Key Concepts
Characteristic Polynomial Formulas by Size
| Size | Characteristic Polynomial p(λ) | Key Properties |
|---|---|---|
| 2×2 | \(\lambda^2 - \text{tr}(A)\lambda + \det(A)\) | Always degree 2; two roots (real or complex conjugate pair) |
| 3×3 | \(\lambda^3 - \text{tr}(A)\lambda^2 + (\text{sum of 2×2 minors})\lambda - \det(A)\) | At least one real root guaranteed |
| n×n | \(\det(\lambda I - A) = \lambda^n - s_1\lambda^{n-1} + s_2\lambda^{n-2} - \ldots\) | \(s_k\) = sum of all k×k principal minors |
Applications of the Characteristic Polynomial
| Field | Application | How the Characteristic Polynomial Helps |
|---|---|---|
| Differential Equations | Solving linear ODE systems | Eigenvalues from p(λ) determine solution modes (growth, decay, oscillation) |
| Control Theory | System stability analysis | Roots of the characteristic polynomial indicate stable vs unstable modes |
| Quantum Mechanics | Energy levels of systems | Eigenvalues of Hamiltonian matrix are measurable energy states |
| Graph Theory | Spectral graph analysis | Characteristic polynomial of adjacency matrix encodes graph structure |
| Vibration Analysis | Natural frequencies | Eigenvalues give resonant frequencies of mechanical systems |
| Data Science | PCA / dimensionality reduction | Largest eigenvalues identify principal components in covariance matrices |
How to Use the Characteristic Polynomial Calculator
- Elige el tamaño de la matriz: Usa los botones +/− para seleccionar una matriz de 2×2 a 6×6. O haz clic en un ejemplo rápido para cargar una matriz predefinida.
- Introduce los valores de la matriz: Escribe números en la cuadrícula de la matriz. Usa Tab o las teclas de flecha para moverte entre celdas. Las celdas de la diagonal están resaltadas en azul para ayudarte a orientarte.
- Haz clic en Calcular: La calculadora forma la matriz (A − λI), calcula el determinante de forma simbólica para obtener el polinomio característico y luego lo factoriza para hallar los autovalores.
- Revisa los resultados: Examina el polinomio característico en forma expandida y factorizada. Consulta las tarjetas de autovalores para ver las raíces y sus multiplicidades. El gráfico interactivo muestra dónde p(λ) cruza el cero.
- Explora paso a paso: Usa el navegador de pasos o el botón Automático para recorrer toda la derivación, desde la formación de A − λI hasta la verificación final mediante la traza y el determinante.
FAQ
Cite este contenido, página o herramienta como:
"Calculadora de Polinomio Característico" en https://MiniWebtool.com/es/calculadora-de-polinomio-caracteristico/ de MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/
by miniwebtool team. Updated: 2026-04-13
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