سوال ۱۰۷ کنکور ارشد ریاضی ۱۴۰۲
فرض کنید یک ماتریس با یک عدد زوج است. میدانیم که در آن و ماتریسهای متعامد نرمال و یک ماتریس قطری است و داریم:
دراینصورت، عدد حالت در نرم اقلیدسی، کدام است؟
پاسخ صحیح: گزینهٔ C —
فرمول حاکم
برای نُرم اقلیدسی (طیفی، )، عدد وضعیت یک ماتریس ناتکین برابر است با نسبت بزرگترین به کوچکترین مقدار تکین آن:
دقیقاً به همین دلیل است که تجزیهٔ مقادیر تکین (SVD) در اختیار ما گذاشته شده است: از با متعامد بودن نتیجه میشود که درایههای قطری همان مقادیر تکین هستند (عاملهای متعامد در نُرم تساویسنجاند: و به همین ترتیب ).
یافتن بزرگترین و کوچکترین مقدار تکین
مقادیر تکین، برای با زوج، دو خانواده تشکیل میدهند:
بزرگترین. خانوادهٔ زوج نسبت به صعودی است، پس بیشینهٔ آن در بزرگترین اندیس زوج رخ میدهد که — چون زوج است — همان است و مقدار را میدهد. خانوادهٔ فرد از بالا به کراندار است. چون ،
کوچکترین. خانوادهٔ زوج از پایین به کراندار است. خانوادهٔ فرد نسبت به نزولی است، پس کمینهٔ آن در بزرگترین اندیس فرد رخ میدهد که — باز هم چون زوج است — همان است و مقدار را میدهد. چون ،
نتیجهگیری
وارسی درستی با : مقادیر تکین عبارتاند از ، پس ، و . این با گزینهٔ ۳ سازگار است.
نکتهٔ کنکوری: زوج یا فرد بودن تمام معمای مسئله است. چون زوج است، بزرگترین اندیسی که قاعدهٔ صعودی () را حمل میکند است، در حالی که بزرگترین اندیسی که قاعدهٔ نزولی () را حمل میکند است — و از همینجا پاسخ نامتقارن به دست میآید و نه . اگر فرد بود، به و میرسیدید و باز هم حاصل میشد، اما از راه جفتشدن دیگری.
تلهٔ رایج: عدد وضعیت را با نسبت خودِ اشتباه نگیرید. این نسبت طیفی تنها برای ماتریسهای متقارن (نرمال) با برابر است؛ در حالت کلی است و اینجا SVD مستقیماً آنها را در اختیارتان میگذارد. همچنین توجه کنید که (گزینهٔ ۱) تلهٔ کسی است که میخواند و (گزینهٔ ۲) تلهٔ کسی است که میگیرد.