# Nakafa Framework: LLM
URL: /id/subject/university/bachelor/ai-ds/linear-methods/characteristic-polynomial
Source: https://raw.githubusercontent.com/nakafaai/nakafa.com/refs/heads/main/packages/contents/subject/university/bachelor/ai-ds/linear-methods/characteristic-polynomial/id.mdx
Output docs content for large language models.
---
export const metadata = {
    title: "Karakteristik Polinomial",
    description: "Jelajahi polinomial karakteristik untuk mencari nilai eigen, memahami multiplisitas aljabar, dan analisis hubungan jejak matriks dalam aljabar linear.",
    authors: [{ name: "Nabil Akbarazzima Fatih" }],
    date: "07/12/2025",
    subject: "Metode Linear AI",
};
## Definisi dan Konsep Dasar
Untuk mencari nilai eigen suatu matriks, kita memerlukan alat matematika yang sangat penting dalam aljabar linear. Bayangkan kita ingin mencari semua nilai  yang membuat matriks  menjadi singular (tidak dapat diinversi).
Misalkan . Kita dapat membentuk fungsi khusus:
Fungsi ini adalah polinomial berderajat  dalam , yang kita sebut **polinomial karakteristik** dari .
dengan koefisien .
Faktanya,  benar-benar merupakan polinomial berderajat  untuk setiap matriks .
## Jejak Matriks dan Koefisien Polinomial
Misalkan  adalah matriks persegi. **Jejak** dari  adalah jumlah dari elemen-elemen diagonal:
Jejak matriks memiliki hubungan erat dengan koefisien polinomial karakteristik.
### Hubungan Koefisien dengan Jejak dan Determinan
Dalam polinomial karakteristik  dari , koefisien-koefisiennya memiliki makna khusus:
Ini berarti:
- Koefisien tertinggi selalu 
- Koefisien kedua tertinggi terkait dengan jejak matriks
- Suku konstanta adalah determinan matriks
## Nilai Eigen sebagai Akar Polinomial
Konsep paling penting dari polinomial karakteristik adalah hubungannya dengan nilai eigen.
Sekarang, mari kita lihat hubungan yang sangat penting:  adalah nilai eigen dari  jika dan hanya jika .
Dengan kata lain, **nilai eigen adalah akar-akar dari polinomial karakteristik**.
Persamaan untuk :
kita sebut **persamaan karakteristik** dari .
## Multiplisitas Aljabar
Sekarang, bagaimana jika sebuah nilai eigen muncul beberapa kali sebagai akar polinomial karakteristik? Misalkan  dan . Multiplisitas dari akar  dari polinomial karakteristik  disebut **multiplisitas aljabar**  dari nilai eigen  dari . Kita katakan  adalah nilai eigen dengan multiplisitas  dari .
### Batasan Multiplisitas
Untuk setiap nilai eigen , berlaku:
## Hubungan Multiplisitas Geometrik dan Aljabar
Salah satu hasil penting dalam teori nilai eigen adalah hubungan antara multiplisitas geometrik dan aljabar.
Untuk setiap matriks  dan , kita memiliki hubungan yang menarik:
> Multiplisitas geometrik setiap nilai eigen selalu lebih kecil atau sama dengan multiplisitas aljabarnya.
Mengapa ini terjadi? Hal ini dapat dijelaskan dengan menggunakan transformasi basis dan bentuk blok Jordan.
## Contoh Perhitungan Polinomial Karakteristik
Setelah memahami konsep-konsep dasar, mari kita lihat bagaimana menerapkannya dalam contoh konkret perhitungan polinomial karakteristik:
### Contoh Matriks 3x3
Misalkan . Polinomial karakteristik dari  adalah:
Untuk ,  hanya memiliki akar  dengan multiplisitas aljabar .
Untuk ,  memiliki akar , , dan  dengan multiplisitas aljabar masing-masing .
### Contoh Sederhana
Polinomial karakteristik dari matriks  adalah:
Matriks ini memiliki akar  dengan multiplisitas aljabar .  adalah satu-satunya nilai eigen dari . Kita telah menghitung bahwa .
## Contoh Transformasi Geometrik
Sekarang, mari kita jelajahi sesuatu yang menarik: bagaimana polinomial karakteristik bekerja pada transformasi geometrik yang sering kita temui di :
### Rotasi
Rotasi dengan  memiliki polinomial karakteristik:
Ini memiliki akar real jika dan hanya jika , yaitu , sehingga  atau .
### Refleksi
Refleksi pada sumbu dengan  memiliki polinomial karakteristik:
Nilai eigen adalah  dan  dengan .
### Peregangan
Peregangan dengan  memiliki polinomial karakteristik:
Nilai eigen adalah  dengan .
### Geseran
Geseran dengan  dengan  memiliki polinomial karakteristik:
Nilai eigen adalah  dengan .
## Sifat Matriks Serupa
Matriks-matriks serupa memiliki sifat yang sangat menarik: mereka memiliki polinomial karakteristik yang sama, dan karena itu memiliki nilai eigen yang sama, jejak yang sama, dan determinan yang sama.
Mari kita lihat mengapa hal ini benar. Misalkan  dapat diinversi dan . Maka:
### Sifat Vektor Eigen Matriks Serupa
Sekarang, bagaimana dengan vektor eigen dari matriks serupa? Misalkan  adalah matriks serupa dengan  dan matriks invertible . Jika  adalah nilai eigen dari  dan , dan  adalah vektor eigen dari  untuk nilai eigen , maka  adalah vektor eigen dari  untuk nilai eigen .
Mari kita lihat mengapa ini benar. Misalkan  dan . Maka:
Ini menunjukkan bahwa transformasi keserupaan tidak hanya mempertahankan nilai eigen, tetapi juga memberikan cara sistematis untuk mengubah vektor eigen.