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Calculadora de polinômio característico

Calcule o polinômio característico de qualquer matriz quadrada de até 12×12: a matriz com linhas 2, 1 e 1, 2 dá λ² − 4λ + 3, com traço 4 e determinante 3 mostrados como conferência. Grátis no seu navegador.

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Ela também retorna o traço e o determinante como verificações integradas, além do polinômio em formato de texto, pronto para colar em um relatório. Você pode enviar a matriz como arrays aninhados ou como linhas de texto simples, e obtém sempre a mesma resposta determinística. Entradas não quadradas ou não numéricas são rejeitadas com um erro claro, em vez de gerar resultados sem sentido.

O que o polinômio característico realmente revela

O polinômio característico de uma matriz quadrada A, escrito p(λ) = det(λI − A), é a impressão digital mais compacta que uma matriz possui. Suas raízes são exatamente os autovalores de A, contando as multiplicidades, por isso quase toda pergunta sobre comportamento espectral — estabilidade de um sistema dinâmico, frequências de ressonância de uma estrutura, crescimento assintótico de uma recorrência — começa escrevendo esse polinômio.

Dois coeficientes são famosos por si só: o coeficiente de λⁿ⁻¹ é o traço de A com sinal trocado, e o termo constante é o determinante, com sinal positivo ou negativo conforme a dimensão seja par ou ímpar. O teorema de Cayley–Hamilton acrescenta que toda matriz satisfaz o próprio polinômio característico, truque que está por trás do cálculo de potências altas e de exponenciais de matrizes sem diagonalização. Ao calcular p(λ) à mão, você expande um determinante com λ na diagonal, o que é sujeito a erros além de 2×2.

Como os coeficientes são calculados

Em vez de expandir simbolicamente det(λI − A) — o que gera inchaço de expressões intermediárias e é lento de forma genérica — o solucionador usa a recursão de Faddeev–LeVerrier, um algoritmo clássico que recupera todos os coeficientes apenas com multiplicação de matrizes e traços. Partindo da matriz identidade, cada passo multiplica por A, calcula o traço e divide pelo índice do passo com sinal trocado, produzindo um novo coeficiente por iteração: n multiplicações para uma matriz n×n, aritmética O(n³) no total.

A recursão é exata em aritmética exata e bem comportada em ponto flutuante para os tamanhos modestos que esta ferramenta aceita. Duas verificações independentes acompanham cada resposta: o segundo coeficiente deve ser igual ao traço com sinal trocado, e o último coeficiente deve ser igual ao determinante, salvo o sinal; ambos os valores derivados são retornados junto com o vetor de coeficientes para que você possa conferir com o seu próprio cálculo.

Formato de entrada, erros e limites

Você pode enviar a matriz de duas formas. Cada entrada deve ser um número finito com valor absoluto de até 10¹², e a dimensão é limitada a 12×12 — acima disso, o crescimento dos coeficientes em ponto flutuante torna uma resposta numérica genérica enganosa, e você deveria usar um sistema de álgebra computacional dedicado. Erros nunca são cobrados; apenas computações bem-sucedidas contam no seu uso.

Alimentar um buscador de raízes de polinômios

Obtenha os coeficientes de p(λ) programaticamente e passe-os a uma etapa de busca de raízes para obter autovalores de matrizes maiores que o caso 2×2 de forma fechada.

Conferir lição de casa e exercícios de livros

Verifique um polinômio característico calculado à mão para matrizes 3×3 ou 4×4, com as verificações de traço e determinante confirmando cada coeficiente.

Analisar sistemas dinâmicos lineares

Extraia o polinômio característico de uma matriz de estado para estudar a estabilidade, já que a localização das raízes de p(λ) determina se o sistema converge ou diverge.

Quanto custa?

Também é gratuito executar no navegador nesta página — mesmo código, mesmo resultado.

O que é retornado exatamente?

Os coeficientes de p(λ) = det(λI − A) como um array, começando pelo coeficiente líder (sempre 1, pois o polinômio é mônico), além do polinômio como texto, o traço, o determinante e um registro passo a passo da recursão.

Por que minha matriz foi rejeitada?

A matriz deve ser quadrada: cada linha deve ter exatamente tantos elementos quanto há linhas.

Qual algoritmo é usado?

A recursão de Faddeev–LeVerrier, que calcula cada coeficiente a partir de produtos de matrizes e traços em aritmética O(n³), sem expansão simbólica de determinantes.

Minha matriz fica armazenada em algum lugar?

Não. A matriz é processada em memória e descartada; apenas o resultado do polinômio é retornado.

Tudo nesta página está disponível via API. Esta seção é para equipes que querem integrar a ferramenta aos próprios sistemas; quem não precisa disso pode simplesmente usar a ferramenta acima.

POSThttps://api.kit.forhosting.com/math/characteristic-polynomial

Autenticação por token Bearer. Um único POST coloca a tarefa na fila; o resultado chega por webhook ou link assinado.

curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/math/characteristic-polynomial \
  -H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
  -H "Content-Type: application/json" \
  -d '{"matrix":[[2,1],[1,2]]}'
{
  "matrix": [
    [
      2,
      1
    ],
    [
      1,
      2
    ]
  ]
}
{
  "task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
  "type": "math.characteristic_polynomial",
  "status": "queued",
  "_links": {
    "result": "/tasks/tsk_…/result"
  }
}

A API é assíncrona: cada chamada devolve um task_id na hora. Se preferir polling, consulte o status a até 1 requisição por segundo.

por chamadaUS$ 0,002

Preço publicado, sem tokens nem créditos escondidos. Tarefa que falha não é cobrada.

max_abs1000000000000
max_dim12
HTTPCódigoO que significa
401unauthorizedToken ausente ou inválido. Confira o header Authorization.
402insufficient_balanceSaldo insuficiente para esta tarefa. Faça uma recarga e tente de novo.
404unknown_typeEsse tipo de tarefa não existe. Confira o campo type no catálogo.
429rate_limitedMuitas requisições em pouco tempo. Espere um instante e tente de novo.

A API de polinômio característico recebe uma matriz quadrada — até 12×12 — e devolve os coeficientes de p(λ) = det(λI − A), começando pelo coeficiente líder, calculados com a recursão de Faddeev–LeVerrier. A execução é gratuita no navegador nesta página e custa US$ 0,002 por requisição quando você chama a API a partir do seu próprio código.

O que o polinômio característico realmente revela

Este endpoint faz a expansão de forma numérica e determinística para qualquer matriz quadrada até 12×12 e entrega os coeficientes em um formato pronto para alimentar um buscador de raízes, uma ferramenta simbólica ou o seu próprio pipeline.

Como os coeficientes são calculados

Todos os números são arredondados para exatamente doze casas decimais, o que faz com que a versão gratuita no navegador e a API paga retornem JSON idêntico byte a byte em qualquer máquina.

Formato de entrada, erros e limites

Clientes de API geralmente passam arrays JSON aninhados — um array de linhas, cada linha um array de números — enquanto o formulário web aceita texto colado com uma linha por linha (ou separadas por ponto e vírgula) e entradas separadas por vírgulas ou espaços; ambas as formas são validadas da mesma maneira. A matriz deve ser quadrada: se alguma linha tiver comprimento diferente do número de linhas, a requisição é rejeitada com um erro invalid_input que indica exatamente qual linha está errada, pois uma matriz retangular não tem polinômio característico nesse sentido. O endpoint é computação pura: nada é armazenado, nada é enviado a terceiros, e a mesma entrada sempre produz a mesma saída.

Os resultados são exatos?

Para matrizes inteiras de tamanho pequeno, os coeficientes costumam ser inteiros exatos após o arredondamento; todos os valores são arredondados para doze casas decimais, de modo que o navegador e a API sempre concordam byte a byte.

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