5)a)
Wir beweisen die Aussage mit Induktion.

B=TAT−1(in der Aussage schon angegeben) Bk=TAkT−1 Bk+1=BkB=TAkT−1TAT−1=TAl+1T−1✓

Daher Stimmt die Aussage. ◻

5)d)
Eine Matrix von Rang 1 kann als u⋅w⊤ geschrieben werden, wobei u in unserem Fall schon gegeben ist. Daher:

(uw⊤)v=4uu(w⊤v)=u4⟹w⊤v=4⟹w⊤⋅[1111]=4

Ein möglicher Vektor ist zum Beispiel w=[1111]⊤, und C ist

u⋅w⊤=[221]⋅[1111]⊤=[222222221111]

Um die Singulärwerte zu bestimmen, berechnen wir

C⊤C=[9999999999999999]

Da alle Zeilen von C⊤C identisch sind und Spur(C⊤C)≠0, hat C⊤C die Eigenwerte λ1=0 (mit AM 3) und λ2=Spur(C⊤C)=36 (mit AM 1).

Der einzige Singulärwert ≠0 ist 6.