Проблема 1:
Матрица Q имеет вид:
![0e7d2b410505190f583a86fa79cac54f.png](http://habrastorage.org/storage3/0e7/d2b/410/0e7d2b410505190f583a86fa79cac54f.png)
Матрица X имеет вид:
![62bba2aab886cfd07d27edd026764bbb.png](http://habrastorage.org/storage3/62b/ba2/aab/62bba2aab886cfd07d27edd026764bbb.png)
С учетом вида матрицы Q матрица X примет вид:
![ae9d113792d512926a426b55c44b867e.png](http://habrastorage.org/storage3/ae9/d11/379/ae9d113792d512926a426b55c44b867e.png)
Если все x или y равны нулю, то все точки лежат на одной прямой. Это частный неинтересный случай. Если есть x и y ненулевые, то у нас не будет нулевых строк. Если определитель матрицы X равен нулю, то можно написать (выразить строки через друг друга; более простые случаи очевидны):
![e3560ffed3ef129e79db5c5c967055df.png](http://habrastorage.org/storage3/e35/60f/fed/e3560ffed3ef129e79db5c5c967055df.png)
Тоже самое:
![fc68c97d9356c6275eb89761ffd470d1.png](http://habrastorage.org/storage3/fc6/8c9/7d9/fc68c97d9356c6275eb89761ffd470d1.png)
Домножаем первую строку на a, вторую на b, складываем:
![e74ca812d7927afe1771e63dadc670c5.png](http://habrastorage.org/storage3/e74/ca8/12d/e74ca812d7927afe1771e63dadc670c5.png)
Такая точка (в пространстве размерности N) единственна, при
![7007527611ae8f1b66bd88da8a8008f9.png](http://habrastorage.org/storage3/700/752/761/7007527611ae8f1b66bd88da8a8008f9.png)
Это очевидно для случая N = 2. Нарисуйте круг с квадратом радиуса равным 2 и прямую x + y = 2. Они будут касаться в одной точке. После того как нарисуете, это станет очевидно и для любого N.
Итак, мы доказали, что если определитель X равен нулю, то точки лежат на одной прямой.
Проблема 2:
C сайта матлаба нашел правую часть:
![042a8035610538fe10e0a8fec028ed5b.png](http://habrastorage.org/storage3/042/a80/356/042a8035610538fe10e0a8fec028ed5b.png)
Нужно найти собственные значения и собственные вектора единичной длины (они должны быть ортогональны) для матрицы A, после чего используя точку
![a3de9c346c757ce38325611ddc541ee4.png](http://habrastorage.org/storage3/a3d/e9c/346/a3de9c346c757ce38325611ddc541ee4.png)
как центр, нужно провести собственный вектор длиной
![0b9de1725ff66e07834eba067528c719.png](http://habrastorage.org/storage3/0b9/de1/725/0b9de1725ff66e07834eba067528c719.png)
(лямбда соответствует собственному вектору). Аналагично для другого. Эти вектора будут большой и малой полуосями для нашего эллипса. Дальше по возможностям визуализатора.
Как-то все сумбурно получилось.