Calcolatore Polinomio Caratteristico

Calcola det(λI − A) con il calcolatore del polinomio caratteristico di MiniWebtool. Una matrice quadrata da 2×2 a 6×6 produce forme polinomiali sviluppate e fattorizzate, autovalori con molteplicità e passaggi matriciali svolti.

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Polinomio caratteristico: det(A − λI) = 0 dà gli autovalori

Inserisci qui sotto una matrice quadrata per ottenere il suo polinomio caratteristico, gli autovalori e i passaggi dello sviluppo per cofattori.

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Calcolatore Polinomio Caratteristico

Il Calcolatore Polinomio Caratteristico calcola il polinomio caratteristico $p(\lambda) = \det(\lambda I - A)$ di qualsiasi matrice quadrata da 2×2 a 6×6. Inserisci i valori della tua matrice e ottieni istantaneamente il polinomio sia in forma estesa che fattorizzata, gli autovalori con le relative molteplicità, una tabella di analisi dei coefficienti, un grafico interattivo del polinomio e una soluzione completa passo dopo passo con formule rese tramite MathJax.

In sintesi

Il Calcolatore Polinomio Caratteristico calcola p(λ) = det(λI − A) per una matrice quadrata da 2×2 a 6×6. Restituisce il polinomio in forma espansa e fattorizzata, con autovalori, molteplicità e passaggi svolti.

Calcolatore Polinomio Caratteristico: funzionalità in sintesi
Funzione	Cosa offre	Ideale per
Dimensione della matrice	Matrici quadrate da 2×2 a 6×6, ridimensionabili con i pulsanti più e meno e compilate in una griglia di celle.	Problemi di algebra lineare di dimensione piccola o media
Forme del polinomio	Mostra p(λ) sia espanso sia fattorizzato.	Leggere le radici direttamente dalla forma fattorizzata
Autovalori	Elenca ogni autovalore con la sua molteplicità, incluse radici ripetute e complesse.	Trovare le radici dell'equazione caratteristica
Tabella dei coefficienti	Una tabella di analisi dei coefficienti con le relazioni tra traccia e determinante.	Verificare i risultati con traccia e determinante
Grafico del polinomio	Un grafico interattivo che mostra dove p(λ) attraversa lo zero.	Vedere gli autovalori reali come radici
Soluzione passo passo	Dalla formazione di A − λI fino alla verifica finale, con un navigatore dei passaggi e un pulsante di riproduzione automatica.	Imparare il metodo o verificare i compiti
Matrici di esempio	Preset per una 2×2, una 3×3 simmetrica, λ ripetuto, λ complesso e una 4×4 triangolare superiore.	Provare lo strumento prima di inserire i propri dati

Cos'è il Polinomio Caratteristico?

Il polinomio caratteristico di una matrice $A$ di dimensioni $n \times n$ è definito come:

$$p(\lambda) = \det(\lambda I - A)$$

Questo è un polinomio di grado $n$ in $\lambda$, e le sue radici sono esattamente gli autovalori di $A$. Il polinomio caratteristico codifica invarianti fondamentali della matrice: la sua traccia è uguale al negativo del coefficiente di $\lambda^{n-1}$, e il suo determinante è uguale al termine noto (a meno del segno). Secondo il teorema di Cayley–Hamilton, ogni matrice quadrata soddisfa la propria equazione caratteristica: $p(A) = 0$.

Concetti Chiave

🔢

Autovalori

Radici di p(λ) = 0. Sono i valori λ per cui det(A − λI) = 0.

∑

Traccia = Σλᵢ

La somma degli elementi sulla diagonale è uguale alla somma degli autovalori.

∏

Det = ∏λᵢ

Il determinante è uguale al prodotto di tutti gli autovalori.

📜

Cayley–Hamilton

Ogni matrice soddisfa la propria equazione caratteristica: p(A) = 0.

Formule del Polinomio Caratteristico per Dimensione

Calcolatore Polinomio Caratteristico: Formule del Polinomio Caratteristico per Dimensione
Dimensione	Polinomio Caratteristico p(λ)	Proprietà Chiave
2×2	$\lambda^2 - \text{tr}(A)\lambda + \det(A)$	Sempre di grado 2; due radici (reali o coppia complessa coniugata)
3×3	$\lambda^3 - \text{tr}(A)\lambda^2 + (\text{somma minori 2×2})\lambda - \det(A)$	Garantita almeno una radice reale
n×n	$\det(\lambda I - A) = \lambda^n - s_1\lambda^{n-1} + s_2\lambda^{n-2} - \ldots$	$s_k$ = somma di tutti i minori principali k×k

Applicazioni del Polinomio Caratteristico

Calcolatore Polinomio Caratteristico: Applicazioni del Polinomio Caratteristico
Settore	Applicazione	Come Aiuta il Polinomio Caratteristico
Equazioni Differenziali	Risoluzione sistemi ODE lineari	Gli autovalori da p(λ) determinano i modi della soluzione (crescita, decadimento, oscillazione)
Teoria del Controllo	Analisi stabilità dei sistemi	Le radici del polinomio caratteristico indicano modi stabili vs instabili
Meccanica Quantistica	Livelli energetici dei sistemi	Gli autovalori della matrice Hamiltoniana sono stati energetici misurabili
Teoria dei Grafi	Analisi spettrale dei grafi	Il polinomio caratteristico della matrice di adiacenza codifica la struttura del grafo
Analisi delle Vibrazioni	Frequenze naturali	Gli autovalori forniscono le frequenze di risonanza dei sistemi meccanici
Data Science	PCA / riduzione dimensionalità	Gli autovalori più grandi identificano le componenti principali nelle matrici di covarianza

Come Usare il Calcolatore Polinomio Caratteristico

Scegli la dimensione della matrice: Usa i pulsanti +/− per selezionare una matrice da 2×2 a 6×6. Oppure clicca su un esempio rapido per caricare una matrice preimpostata.
Inserisci i valori della matrice: Digita i numeri nella griglia della matrice. Usa Tab o i tasti freccia per spostarti tra le celle. Le celle sulla diagonale sono evidenziate in blu per facilitare l'orientamento.
Clicca su Calcola: Il calcolatore forma la matrice (A − λI), calcola il determinante simbolicamente per produrre il polinomio caratteristico, quindi lo fattorizza per trovare gli autovalori.
Esamina i risultati: Controlla il polinomio caratteristico nelle forme estesa e fattorizzata. Verifica le schede degli autovalori per radici e molteplicità. Il grafico interattivo mostra dove p(λ) attraversa lo zero.
Esplora passo dopo passo: Usa il navigatore dei passaggi o il pulsante Auto per scorrere la derivazione completa — dalla formazione di A − λI fino alla verifica finale tramite traccia e determinante.

FAQ

Cos'è un polinomio caratteristico?

Il polinomio caratteristico di una matrice quadrata A è p(λ) = det(λI − A), un polinomio di grado n le cui radici sono gli autovalori di A. Codifica informazioni essenziali sulla matrice, inclusi i suoi autovalori, la traccia e il determinante. Il polinomio caratteristico è uno degli oggetti più fondamentali dell'algebra lineare.

Come si trova il polinomio caratteristico di una matrice 2×2?

Per una matrice 2×2 [[a, b], [c, d]], il polinomio caratteristico è λ² − (a+d)λ + (ad − bc). Questo si semplifica in λ² − tr(A)λ + det(A), dove tr(A) = a+d è la traccia e det(A) = ad − bc è il determinante. Le due radici forniscono gli autovalori.

Qual è la relazione tra il polinomio caratteristico e gli autovalori?

Gli autovalori di una matrice sono esattamente le radici del suo polinomio caratteristico. Se λ₀ è una radice di p(λ) = det(λI − A) = 0, allora λ₀ è un autovalore. La molteplicità algebrica di un autovalore è la sua molteplicità come radice di p(λ). Ad esempio, se p(λ) = (λ − 3)²(λ − 1), allora λ = 3 ha molteplicità algebrica 2 e λ = 1 ha molteplicità algebrica 1.

Un polinomio caratteristico può avere radici complesse?

Sì. Anche per una matrice reale, il polinomio caratteristico può avere radici complesse (autovalori). Gli autovalori complessi di matrici reali si presentano sempre in coppie coniugate: se a + bi è un autovalore, allora anche a − bi lo è. Ad esempio, la matrice di rotazione [[0, −1], [1, 0]] ha polinomio caratteristico λ² + 1, con radici ±i.

Cosa ci dicono i coefficienti del polinomio caratteristico?

I coefficienti codificano importanti invarianti della matrice. Il coefficiente principale è sempre 1 (polinomio monico). Il coefficiente di λ^(n−1) è uguale a −tr(A) (traccia negativa). Il termine noto è uguale a (−1)ⁿ det(A). Più in generale, il coefficiente di λ^(n−k) è (−1)^k volte la somma di tutti i minori principali k×k di A. Questi sono chiamati polinomi simmetrici elementari degli autovalori.

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dal team miniwebtool. Aggiornato: 2026-04-13

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Dimensione	Polinomio Caratteristico p(λ)	Proprietà Chiave
2×2	\(\lambda^2 - \text{tr}(A)\lambda + \det(A)\)	Sempre di grado 2; due radici (reali o coppia complessa coniugata)
3×3	\(\lambda^3 - \text{tr}(A)\lambda^2 + (\text{somma minori 2×2})\lambda - \det(A)\)	Garantita almeno una radice reale
n×n	\(\det(\lambda I - A) = \lambda^n - s_1\lambda^{n-1} + s_2\lambda^{n-2} - \ldots\)	\(s_k\) = somma di tutti i minori principali k×k