Nilai Eigen dan Vektor Eigen
Nilai eigen merupakan nilai karakteristik suatu matriks. Secara sederhana, nilai eigen merupakan nilai yang mempresentasikan suatu matriks dalam perkalian dengan suatu vektor, dapat ditulis sebagai:
di mana A suatu matriks persegi (n,n) , x merupakan vektor (n,1) dengan x≠0 , dan λ merupakan nilai eigen (skalar) dari matriks A . Untuk setiap matriks persegi A , terdapat pasangan nilai λ dan x yang memenuhi jalinan (1 ). Patut diingat bahwa sebagian matriks real mungkin saja tidak memiliki nilai eigen real. Untuk mendapatkan nilai eigen dari matriks A , mula-mula kita tulis ulang persamaan (1 ) ke dalam bentuk:
dengan 0 adalah vektor-0 (vektor yang semua komponennya bernilai 0).
Sebagai contoh, misalkan diberikan A matriks 3x3 dan vektor x
Berdasarkan persamaan (2 ), dapat dituliskan
Untuk mencari nilai λ yang sesuai, terlebih dahulu dihitung determinan dari (A−λ) dengan metode Sarrus (khusus matriks 3x3) atau ekspansi kofaktor. Menggunakan ekspansi kofaktor baris pertama, diperoleh
Polinomial yang didapatkan di atas disebut polinomial karakteristik. Berdasarkan persamaan (2 ), diketahui jika x tidak nol maka det(A−λ) haruslah sama dengan 0 (dapat dilihat dengan metode Crammer, nilai komponen x berupa bentuk tak tentu alih-alih 0 ). Dengan demikian, diperoleh persamaan
Jelaslah bahwa nilai eigen adalah akar-akar dari polinomial karakteristik. Jika dicari dengan pemfaktoran atau dengan bantuan Matlab, diperoleh −λ3+4λ2+4λ−16=(λ+2)(−λ+2)(λ−4) sehingga didapatkan ketiga nilai eigen yaitu λ=2,λ=−2 dan λ=4 . Tentunya matriks persegi orde-n akan memberikan persamaan karakteristik orde-n pula. Dengan begitu, matriks persegi orde-n memiliki paling banyak n nilai eigen (bisa kurang jika ada akar kembar).
Berikut ini diberikan cara spesial (sebenarnya hanya langkah ringkas) untuk memperoleh polinomial karakteristik matriks 2x2 dan 3x3.
☺ matriks 2x2: det(A)−λ⋅trace(A)+λ2
☺ matriks 3x3: det(A)−λ⋅(M11+M22+M33)+λ2⋅trace(A)−λ3
dengan Mij adalah Minor dari matriks A .
Vektor Eigen
Vektor eigen x merupakan solusi dari persamaan (1 ) untuk setiap nilai λ yang ada. Memperhatikan persamaan (1 ), jelaslah bila x1 adalah vektor eigen terkait nilai eigen λ1 maka k⋅x1 dengan k suatu skalar juga merupakan solusinya. Jadi, kita cukup menyatakan vektor eigen dalam bentuk paling sederhana. Misalnya pada matriks A tadi mempunyai tiga nilai eigen, vektor eigennya juga ada tiga. Untuk λ=2 , substitusikan nilai λ ke dalam persamaan (4 )
SPL di atas dapat diselesaikan dengan metode Gauss atau Gauss-Jordan. Metode Crammer tak memberikan hasil karena SPL (6 ) tidak memiliki solusi sejati (determinannya = 0). Jadi kita hanya dapat memperoleh solusi trivialnya dengan menyatakan a , b , dan c misalkan dalam c . Dengan metode Gauss, matriks pada ruas kiri persamaan (6 ) dapat diubah menjadi matriks segitiga melalui operasi baris elementer (OBE) yaitu:
Dengan demikian, persamaan (6 ) dapat ditulis ulang menjadi:
jika a,b,c kita nyatakan dalam c , diperoleh
Dari kedua persamaan di atas diperoleh b=−c dan a=−3c . Jadi vektor eigen untuk λ=2 ialah
Dengan cara serupa, untuk λ=−2 , jika ditelusuri diperoleh
dan untuk λ=4 ,
Dapat Anda cek dengan menyulihkan nilai λ dan x pasangannya masing-masing, jalinan (1 ) terpenuhi.
Contoh Soal :
Komentar
Posting Komentar