KOLOKWIUM Z ALGEBRY I R

Podobne dokumenty
Liczby zespolone, liniowa zależność i bazy Javier de Lucas. a d b c. ad bc

Pierwsze kolokwium z Matematyki I 4. listopada 2013 r. J. de Lucas

Suma i przeciȩcie podprzestrzeni, przestrzeń ilorazowa Javier de Lucas

Suma i przeciȩcie podprzestrzeń, suma prosta, przestrzeń ilorazowa Javier de Lucas

Cia la i wielomiany Javier de Lucas

Seria zadań z Algebry IIR nr kwietnia 2017 r. i V 2 = B 2, B 4 R, gdzie

Przestrzenie wektorowe, liniowa niezależność Javier de Lucas

Wyk lad 9 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

Wyk lad 7 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

Zagadnienie Dualne Zadania Programowania Liniowego. Seminarium Szkoleniowe Edyta Mrówka

Wyk lad 6 Podprzestrzenie przestrzeni liniowych

Metody Numeryczne Wykład 4 Wykład 5. Interpolacja wielomianowa

Twierdzenie Stolza i metryki Javier de Lucas. a n = (2n + 1) 1 4 n 5 4

CHEMIA KWANTOWA MONIKA MUSIA L. Ćwiczenia. mm

Przestrzenie wektorowe, liniowa niezależność wektorów, bazy przestrzeni wektorowych

Wyk lad 12. (ii) najstarszy wspó lczynnik wielomianu f jest elementem odwracalnym w P. Dowód. Niech st(f) = n i niech a bedzie

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ ANALITYCZNĄ zadania z odpowiedziami

Wyk lad 9 Podpierścienie, elementy odwracalne, dzielniki zera

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ ANALITYCZNĄ

Zestaw zadań 5: Sumy i sumy proste podprzestrzeni. Baza i wymiar. Rzędy macierzy. Struktura zbioru rozwiązań układu równań.

y 1 y 2 = f 2 (t, y 1, y 2,..., y n )... y n = f n (t, y 1, y 2,..., y n ) f 1 (t, y 1, y 2,..., y n ) y = f(t, y),, f(t, y) =

Zadania egzaminacyjne

Wyk lad 9 Przekszta lcenia liniowe i ich zastosowania

ANALIZA II 15 marca 2014 Semestr letni. Ćwiczenie 1. Czy dan a funkcjȩ da siȩ dookreślić w punkcie (0, 0) tak, żeby otrzymana funkcja by la ci ag la?

Wyk lad 11 1 Wektory i wartości w lasne

Wyk lad 13 Funkcjona ly dwuliniowe

Teoria miary WPPT IIr. semestr zimowy 2009 Wyk lady 6 i 7. Mierzalność w sensie Carathéodory ego Miara Lebesgue a na prostej

Niech X bȩdzie dowolnym zbiorem. Dobry porz adek to relacja P X X (bȩdziemy pisać x y zamiast x, y P ) o w lasnościach:

Wyk lad 14 Formy kwadratowe I

R n = {(x 1, x 2,..., x n ): x i R, i {1,2,...,n} },

Elementy analizy funkcjonalnej PRZESTRZENIE LINIOWE

Przekształcenia liniowe

ci agi i szeregi funkcji Javier de Lucas Ćwiczenie 1. Zbadać zbieżność (punktow a i jednostajn a) ci agu funkcji nx 2 + x

Sterowalność liniowych uk ladów sterowania

Równania różniczkowe liniowe wyższych rzędów o stałych współcz

Zadania z algebry liniowej Iloczyn skalarny, przestrzenie euklidesowe

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

POCHODNA KIERUNKOWA. DEFINICJA Jeśli istnieje granica lim. to granica ta nazywa siȩ pochodn a kierunkow a funkcji f(m) w kierunku osi l i oznaczamy

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Równania różniczkowe liniowe rzędu pierwszego

3 1 + i 1 i i 1 2i 2. Wyznaczyć macierze spełniające własność komutacji: [A, X] = B

tek zauważmy, że podobnie jak w dziedzinie rzeczywistej wprowadzamy dla funkcji zespolonych zmiennej rzeczywistej pochodne wyższych rze

Przestrzenie wektorowe

Wektory i wartości własne

2. Kombinacja liniowa rozwiązań zeruje się w pewnym punkcie wtedy i tylko wtedy, gdy zeruje się w każdym punkcie.

Po wprowadzeniu zmiennych uzupe lniaj acych otrzymamy równoważny mu problem w postaci kanonicznej:

WIELOMIANY. ZADANIE 1 (5 PKT) Reszta z dzielenia wielomianu x 3 + px 2 x + q przez trójmian (x + 2) 2 wynosi 1 x. Wyznacz pierwiastki tego wielomianu.

Lista nr 1 - Liczby zespolone

Równania różniczkowe cz astkowe rzȩdu pierwszego

Układy równań liniowych

Wyk lad 8 macierzy i twierdzenie Kroneckera-Capellego

Wektory i wartości własne

CHEMIA KWANTOWA MONIKA MUSIA L METODA HÜCKLA. Ćwiczenia. mm

Wyk lad 9 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

Równanie Fresnela. napisał Michał Wierzbicki

WIELOMIANY SUPER TRUDNE

Przestrzenie liniowe

φ(x 1,..., x n ) = a i x 2 i +

Sterowanie optymalne dla uk ladów nieliniowych. Zasada maksimum Pontriagina.

z = x + i y := e i ϕ z. cos ϕ sin ϕ = sin ϕ cos ϕ

Matematyka dyskretna. Wykład 2: Kombinatoryka. Gniewomir Sarbicki

Funkcje, wielomiany. Informacje pomocnicze

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ ANALITYCZNĄ

1 Działania na zbiorach

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c = a

Biotechnologia, Chemia, Chemia Budowlana - Wydział Chemiczny - 1

MATURA Przygotowanie do matury z matematyki

Rozdzia l 2. Najważniejsze typy algebr stosowane w logice

1. Liczby zespolone i

Przestrzeń liniowa. Algebra. Aleksander Denisiuk

Funkcja kwadratowa. f(x) = ax 2 + bx + c,

1 Elementy logiki i teorii mnogości

Analiza kongruencji. Kongruencje Wykład 3. Analiza kongruencji

ALGEBRA z GEOMETRIA, ANALITYCZNA,

Sprawy organizacyjne. dr Barbara Przebieracz Bankowa 14, p.568

Dwa równania kwadratowe z częścią całkowitą

Liczby zespolone. Magdalena Nowak. 23 marca Uniwersytet Śląski

Logika matematyczna i teoria mnogości (I) J. de Lucas

Skończone rozszerzenia ciał

ALGEBRA LINIOWA Z GEOMETRIĄ, LISTA ZADAŃ NR 8

III. Funkcje rzeczywiste

3 k a 2k + 3 k b 2k = φ((a k ) k=1 ) + φ((b k) k=1 ). a 2k p 3 q (1 3 q ) 1 (a k ) k=1 p,

WYK LAD 2: PODSTAWOWE STRUKTURY ALGEBRAICZNE, PIERWIASTKI WIELOMIANÓW, ROZK LAD FUNKCJI WYMIERNEJ NA U LAMKI PROSTE

WIELOMIANY. Poziom podstawowy

WYK LAD 5: GEOMETRIA ANALITYCZNA W R 3, PROSTA I P LASZCZYZNA W PRZESTRZENI R 3

Indukcja matematyczna

Matematyka dyskretna dla informatyków

Algebra Liniowa 2 (INF, TIN), MAP1152 Lista zadań

Liczby naturalne i ca lkowite

Przestrzeń unitarna. Jacek Kłopotowski. 23 października Katedra Matematyki i Ekonomii Matematycznej SGH

Kurs Start plus poziom zaawansowany, materiały dla prowadzących, Marcin Kościelecki. Zajęcia 1.

Równania różniczkowe cząstkowe drugiego rzędu

Układy równań i nierówności liniowych

. : a 1,..., a n F. . a n Wówczas (F n, F, +, ) jest przestrzenią liniową, gdzie + oraz są działaniami zdefiniowanymi wzorami:

Wykład 4 Udowodnimy teraz, że jeśli U, W są podprzetrzeniami skończenie wymiarowej przestrzeni V to zachodzi wzór: dim(u + W ) = dim U + dim W dim(u

Wersja testu A 15 lutego 2011 r. jest, że a) x R y R y 2 > Czy prawda. b) y R x R y 2 > 1 c) x R y R y 2 > 1 d) x R y R y 2 > 1.

i = n = n 1 + n 2 1 i 2 n 1. n(n + 1)(2n + 1) n (n + 1) =

Teoria miary. WPPT/Matematyka, rok II. Wykład 5

MATEMATYKA W SZKOLE HELIANTUS LICZBY NATURALNE I CA LKOWITE

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Transkrypt:

Instrucje: Każde zadanie jest za 4 puntów. Rozwi azanie ażdego zadania musi znajdować siȩ na osobnej artce oraz być napisane starannie i czytelnie. W nag lówu ażdego rozwi azania musz a znajdować siȩ dane wype lnione wed lug schematu: nr zadania, imiȩ i nazwiso, nazwiso prowadz acego ćwiczenia. Ćwiczenie 1. Ustal wszystie liczby a, b i c R taie, że wielomian o wspó lczynniach rzeczywistych X 5 + ax 4 + bx 3 + cx + 1 jest podzielny przez X 3 X 5X + 6. Dowód: Soro suma wspó lczynniów wielomianu Q(X = X 3 X 5X + 6 równa siȩ zeru, to Q(X ma pierwiaste 1. Widać, że X 3 X 5X + 6 = (X 1(X X 6 = (X 1(X 3(X +. Wtedy, P (X = X 5 + ax 4 + bx 3 + cx + 1 jest podzielny przez Q(X wtedy i tylo wtedy gdy P (X jest podzielny przez X 1, X 3 i X +. Z twierdzenia Bezouta, to siȩ zdarza wtedy i tylo wtedy gdy P (X ma pierwiasti 1, 3 i. Wiȩc, P (X jest podzielny przez Q(X wtedy i tylo wtedy gdy W postaci macierzowej 16 8 4 31 81 7 9 44 P (1 = + a + b + c = 0, P ( = 31 + 16a 8b + 4c = 0, P (3 = 44 + 81a + 7b + 9c = 0. 0 4 1 63 0 90 0 460 0 4 1 63 0 54 7 8 Zatem b = 46/9, c = 179/36, a = 67/36. Ćwiczenie. Udowodnij, że 0 3 1 75 0 9 0 46 ( ϕ cos(ϕ + α = n cos n cos (n ϕ + α. 0 1 4 5 0 9 0 46

Dowód: Mamy, że cos(ϕ + α = Re(e i(ϕ+α. Wiȩc, A = cos(ϕ + α = Re(e i(ϕ+α = Re ( Korzystaj ac ze wzoru Newtona wynia, że ( ( n A = Re e iα e iϕ = Re ( e iα (1 + e iϕ n. e i(ϕ+α Wówczas, A = Re [ e i(α+nϕ/ (e iϕ/ + e iϕ/ n] ( e = n Re [e i(α+nϕ/ iϕ/ + e iϕ/ n ] i A = n cos n ( ϕ Re [ e i(α+nϕ/] ( ϕ = n cos n cos (n ϕ + α. Ćwiczenie 3. Sprawdzić, że W = {(x 1, x, x 3, x 4, x 5 R 5 : x + x 3 + x 4 = 0, x 1 x 5 = 0} jest podprzestrzeni a przestrzeni R 5. Podaj bazȩ i wymiar tej podprzestrzeni. Napisz wspó lrzȩdne wetora (1,, 3, 5, 1 w tej bazie. Oblicz przeciȩcie W V, gdzie V = (1, 0, 0, 0, 0, (0, 0, 0, 0, 1. Rozwi azanie: Podzbiór (niepusty przestrzeni wetorowej jest podprzestrzeni a wtedy i tylo wtedy gdy dowolna liniowa ombinacja elementów tego podzbioru należy do tego podzbioru. Soro W jest niepusty, wystarczy sprawdzić, że dla dowolnych λ, µ R i wetory e 1, e W mamy, że λe 1 + µe W. W laśnie, jeżeli e 1 = (x 1,..., x 5 i e = (y 1,..., y n należ a do W, to λe 1 + µe = (λx 1 + µy 1,..., λx 5 + µy 5. Soro x 1 = x 5, x + x 3 + x 4 = 0, y 1 = y 5 i y + y 3 + y 4 = 0, to λx 1 + µy 1 = λx 5 + µy 5, λx + µy + λx 3 + µy 3 + λx 4 + µy 4 = λ(x + x 3 + x 4 + µ(y 1 + y + y 5 = 0.

Wiȩc, λe 1 + µe W i W jest podprzestrzeni a przestrzeni R 5. Teraz obliczymy bazȩ podprzestrzeni W. Musimy znaleźć u lad wetorów generuj acych i liniowo niezależnych tej podprzestrzeni. Widać, że ażdy element e = (x 1,..., x 5 podprzestrzeni W ma x 1 = x 5 i x = x 3 x 4. Wówczas, możemy zapisać W = {(x 5, x 3 x 4, x 3, x 4, x 5 } x 3, x 4, x 5 R}. Z tego wynia, że dla ażdego e W możemy zapisać (x 5, x 3 x 4, x 3, x 4, x 5 = x 5 (1, 0, 0, 0, 1 + x 3 (0, 1, 1, 0, 0 + x 4 (0, 1, 0, 1, 0. Wiȩc, wetory e 1 = (1, 0, 0, 0, 1, e = (0, 1, 1, 0, 0, e 3 = (0, 1, 0, 1, 0 generuj a podprzestrzeń W. Ponadto, s a liniowo niezależne ponieważ λ 1 e 1 + λ e + λ 3 e 3 = 0 λ 1 = λ = λ 3 = 0. Z tego wynia, że W ma wymiar trzy i wetory e 1, e, e 3 tworz a bazȩ. Obliczymy wspó lrzȩdne wetora (1,, 3, 5, 1 w tej bazie, czyli musimy znaleźć liczby µ 1, µ, µ 3 taie, że µ 1 e 1 + µ e + µ 3 e 3 = (1,, 3, 5, 1. Zapiszmy tai u lad równań macierzowo 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 3 0 0 1 5 0 0 1 5 0 1 0 3 0 0 1 5 1 0 0 1 0 0 0 0 Wiȩc, µ 1 = 1, µ = 3, µ 3 = 5. Podprzestrzeń V ma bazȩ Element e W V jest tai, że v 1 = (1, 0, 0, 0, 0, v = (0, 0, 0, 0, 1. e = µ 1 e 1 + µ e + µ 3 e 3 = λ 1 v 1 + λ v. 1 0 0 1 0 0 1 5 0 1 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0

dla pewnych liczb µ 1, µ, µ 3, λ 1, λ. Wtedy µ 1 e 1 + µ e + µ 3 e 3 λ 1 v 1 λ v = 0. Zapiszemy tai u lad macierzowo 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0. 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 Wiȩc, λ 1 = λ, µ 1 = λ, µ = 0, µ 3 = 0. Zatem, λ jest dowolna i λ 1, λ 3, µ 1, µ można ustalić za pomoc a jej wartości. wynia, że e = λ 1 (v 1 + v V W = (1, 0, 0, 0, 1. Z tego Ćwiczenie 4. Niech V bȩdzie przestrzeni a liniow a funcji f : T R R, gdzie T jest przedzia lem. Dowieść, że jeżeli liczby t 1,..., t n T s a parami różne, to funcje v 1,..., v n V oreślone wzorem v (t = t t s a liniowo niezależne. Rozwi azanie: Możemy dowolnie za ladać, że t 1 < t <... < t n. Funcje v 1,..., v n s a liniowo niezależne wtedy i tylo wtedy gdy λ 1 v 1 +... λ n v n = 0 λ 1 =... = λ n = 0. Wyprowadzamy dowód nie wprost. Za lóżmy, że n =1 λ v = 0 i λ p 0 dla pewnej liczby λ p taiej, że t p należy do wewnȩtrznej I. Wiȩc, λ p t t nie jest różniczowalna w puncie t = t. Soro n =1 p λ v jest różniczowalna w puncie t p, to n =1 λ v = 0 nie jest różniczowalna w puncie t p. To sprzeczność, soro funcja zero jest różniczowalna w ażdym puncie. To, λ p = 0. Wiȩc, wszystie λ p należ ace do wewnȩtrznej przedzia lu I zeruj a siȩ. Jeżeli λ 1 I i λ n I lub odwrotnie (czyli jeżeli jeden punt należy do brzegu, mamy, że λ 1 t t 1 = 0 albo λ 5 t t 5 = 0 dla ażdego t I. Podstawiaj ac t = t 5 albo t = t 1, wynia, że 0 = λ 1 albo 0 = λ 5. Jeżeli λ 1, λ n I to λ 1 t t 1 + λ n t t n = 0 λ 1 t 1 t 1 + λ n t 1 t n = 0 λ 1 t n t 1 + λ n t n t n = 0. Z tego wynia, że λ 1 = λ n = 0.

Ćwiczenie 5. W zależności od p R, ustal czy nastȩpuj ace wetory przestrzeni wetorowej R 3 s a liniowo niezależne: 1 p e 1 := 1, e := p, e 3 := p. p 1 3 Rozwi azanie: Te wetory s a liniowo niezależne wtedy i tylo wtedy gdy λ 1 e 1 + λ e + λ 3 e 3 = 0 λ 1 = λ = λ 3 = 0. Wówczas, jeżeli te wetory s a liniowo niezależne, to u lad 1 p 0 1 p 0 1 p p 0 0 p 0 0 p 1 3 0 0 1 p 3 p 0 ma tylo trywialne rozwi azanie λ 1 = λ = λ 3 = 0. Jeżeli p =, widać, że λ jest dowolna i λ 1, λ 3 można ustalić za pomoc a pierwszego i trzeciego równania. Wiȩc, e 1, e, e 3 s a liniowo zależne. Za ladamy, że p. Zatem, λ = 0. Jeżeli p 3 = 0, to λ 3 jest dowolna i λ 1 można ustalić z λ 3. Wiȩc, znowu u lad ma nietrywialne rozwi azania. Natomiast, jeżeli p 3, to λ 3 = 0 i, z pierwszego równania, λ 1 = 0. Wiȩc, u lad ma tylo trywialne rozwi azanie i u lad wetorów jest liniowo niezależny. Podsumuj ac, u lad jest liniowo niezależny wtedy i tylo wtedy gdy p / {, 3, 3}..