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Erstmal ist die Annahme, dass sich $A$ in Jordan-Normalform bringen lässt, überflüssig: Jede Matrix lässt sich zumindest in einem algebraischen Abschluss des Grundkörpers in Jordan-Normalform bringen (da dann das charakteristische Polynom zerfällt) und die Frage, ob $B$ dann nilpotent ist, kümmert sich nicht darum, ob man zu einem größeren Körper übergeht.
Die Antwort ist aber nein. Betrachte die Matrix $$A=\begin{pmatrix}0&0\\0&1\end{pmatrix}\in\mathbb C^{2\times 2}$$ Das ist sogar eine Diagonalmatrix, also können wir die Eigenwerte direkt ablesen: $\lambda_1=0,\lambda_2=1$. Nimm dann z.B. $B=A-\lambda_1\mathbb I_2=A$. Aber $A$ ist nicht nilpotent, denn $A^n=A$ für alle $n\in\mathbb N$.
Man kann sogar mehr sagen: $A-\lambda\mathbb I_n$ ist genau dann nilpotent, wenn das charakteristische Polynom vollständig zerfällt und $\lambda$ der einzige Eigenwert von $A$ ist.
Die Antwort ist aber nein. Betrachte die Matrix $$A=\begin{pmatrix}0&0\\0&1\end{pmatrix}\in\mathbb C^{2\times 2}$$ Das ist sogar eine Diagonalmatrix, also können wir die Eigenwerte direkt ablesen: $\lambda_1=0,\lambda_2=1$. Nimm dann z.B. $B=A-\lambda_1\mathbb I_2=A$. Aber $A$ ist nicht nilpotent, denn $A^n=A$ für alle $n\in\mathbb N$.
Man kann sogar mehr sagen: $A-\lambda\mathbb I_n$ ist genau dann nilpotent, wenn das charakteristische Polynom vollständig zerfällt und $\lambda$ der einzige Eigenwert von $A$ ist.
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stal
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Vielen Dank !! Sorry ich habe vorher zu schnell geschrieben und zu wenig nachgedacht, habe gesehen, dass du die Antwort auf meine Frage eigentlich schon gegeben hast .. :D
─
bünzli
14.06.2021 um 15:14
Sorry, noch eine Frage:
wenn λ mein einzigster Eigenwert ist und ich den Hauptraum bestimmen soll, muss ich ja B^r finden, so dass dim(Ker ((B ^r))) = n , und dies ist nur möglich wenn ich die Nullmatrix habe oder? Ist dies dann die Begründung, warum B automatisch nilpotent ist, wenn ich für A nur einen Eigenwert habe ? ─ bünzli 14.06.2021 um 15:20
wenn λ mein einzigster Eigenwert ist und ich den Hauptraum bestimmen soll, muss ich ja B^r finden, so dass dim(Ker ((B ^r))) = n , und dies ist nur möglich wenn ich die Nullmatrix habe oder? Ist dies dann die Begründung, warum B automatisch nilpotent ist, wenn ich für A nur einen Eigenwert habe ? ─ bünzli 14.06.2021 um 15:20
Das ist grundsätzlich eine korrekte Argumentation, aber ein bisschen umständlich. Einfacher wäre es zu argumentieren, dass dann $0$ der einzige Eigenwert ist (Ist $v$ ein Eigenvektor $\lambda$, dann ist $(A-\lambda\mathbb I_n)v=\lambda v-\lambda v=0$), also das charakteristische Polynom $\chi_B(x)=x^n$ sein muss. Daraus folgt dann sofort $B^n=0$.
─
stal
14.06.2021 um 15:29
Oh, ja das scheint viel einfacher ! Vielen dank für deine Hilfe , jetzt ist es viel klarer.
─
bünzli
14.06.2021 um 15:32
Jetzt ist es viel klarer :)
─ bünzli 14.06.2021 um 15:11