פתרון (אלעד איטח)
מתוך Math-Wiki
נמצא את הפולינום האופייני של המטריצה המקורית:
השורש היחיד של פולינום זה הוא x=1, ולכן זהו הע"ע היחיד של A המטריצה המקורית. לפי משפט קיילי-המילטון: לכן המטריצה A-I היא נילפוטנטית, ניתן לחשב ולקבל ש- אבל
לכן המטריצה A-I היא נילפוטנטית מאינדקס 2. לפי משפט ז'ורדן עבור מטריצות נילפוטנטיות, קיימת ל-A-I צורת ז'ורדן, והבלוק הגדול ביותר שלה הוא בלוק ג'ורדן עם ע"ע 0 מסדר 2. A-I היא מסדר 3, ולכן צורת הז'ורדן של A-I היא המטריצה הבאה:
קיימת מטריצה P הפיכה כך ש- ולכן
J+I היא סכום ישר של בלוקי ז'ורדן שהע"ע שלהם הוא 1, וקיימת P הפיכה כך ש- לכן, המטריצה היא צורת הז'ורדן של A.