Unidade J – Polinômio Minimal e Forma Canônica de Jordan

Forma canônica de Jordan

Um operador T pode ser posto em forma canônica de Jordan se seus polinômios característico e mínimo puderem fatorar-se em polinômios lineares. Isto é sempre verdadeiro se K é o corpo complexo . Em qualquer caso, podemos sempre prolongar o corpo base K para um corpo em que os polinômios mínimo e característico se decompôem, de fato, em fatores lineares; assim, em um sentido amplo, todo operador tem uma forma canônica de Jordan. Analogamente, toda matriz é semelhante a uma matriz em forma canônica de Jordan.

Teorema 5:

Seja um operador linear cujos polinômios característico e mínimo são, respectivamente, onde os  são escalares distintos. Então, T admite uma representação matricial em bloco J cujos elementos diagonais têm a forma

Para cada  os blocos correspondentes  têm as seguintes propriedades:

  1.      Há ao menos um  de ordem mi; todos os outros  são de ordem .
  2.      A soma das ordens dos é.
  3. O número de  é igual à multiplicidade geométrica de .
  4. O número de  de cada ordem possível é univocamente determinado por T.

A matriz J que aparece no teorema acima é chamada forma canônica de Jordan do operador T.

Um bloco diagonal  é chamado bloco de Jordan pertencente ao autovalor .

Observe que:

Isto é  , onde N é o bloco nilpotente que aparece no Teorema 4:

Exemplo 2:

Suponhamos que os polinômios característico e mínimo de um operador T sejam, respectivamente, . Então, a forma canônica de Jordan de T é uma das matrizes seguintes:

A primeira matriz ocorre se T tem dois autovetores independentes pertencentes ao seu autovalor 2; e a segunda matriz ocorre se T tem três autovetores independentes pertencentes a 2.

Exemplo 3:

Determine todas as formas canônicas possíveis para um operador linear  cujo polinômio característico é.

Solução:

Exemplo 4:

Determine todas as formas canônicas de Jordan J possíveis para uma matriz de ordem 6 cujo polinômio mínimo é.

Solução: