# 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.