Zajmijmy się najpierw pierwszym równaniem. Zapiszmy je w postaci trygonometrycznej, podstawiając z = r(cos ϕ + i sin ϕ).

Podobne dokumenty
= i Ponieważ pierwiastkami stopnia 3 z 1 są (jak łatwo wyliczyć) liczby 1, 1+i 3

1. Liczby zespolone i

Zadania egzaminacyjne

Praca domowa - seria 2

Układy równań liniowych

Liczby zespolone. x + 2 = 0.

Liczby zespolone. Magdalena Nowak. 23 marca Uniwersytet Śląski

a 11 a a 1n a 21 a a 2n... a m1 a m2... a mn x 1 x 2... x m ...

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ ANALITYCZNĄ zadania z odpowiedziami

SIMR 2016/2017, Analiza 2, wykład 1, Przestrzeń wektorowa

Liczby zespolone i ich zastosowanie do wyprowadzania tożsamości trygonometrycznych.

Rozdział 2. Liczby zespolone

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

Liczby zespolone. Katarzyna Grabowska. Uniwersytet Warszawski, Wydział Fizyki, Katedra Metod Matematycznych Fizyki. Letnia Szkoła Fizyki, Płock 2008

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Matematyka A kolokwium 26 kwietnia 2017 r., godz. 18:05 20:00. i = = i. +i sin ) = 1024(cos 5π+i sin 5π) =

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

1. Zbadać liniową niezależność funkcji x, 1, x, x 2 w przestrzeni liniowej funkcji ciągłych na przedziale [ 1, ).

13 Układy równań liniowych

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Lista. Algebra z Geometrią Analityczną. Zadanie 1 Przypomnij definicję grupy, które z podanych struktur są grupami:

1 Działania na macierzach

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ ANALITYCZNĄ

Wykłady z matematyki Liczby zespolone

φ(x 1,..., x n ) = a i x 2 i +


Geometria analityczna - przykłady

Przestrzenie liniowe

Przestrzenie wektorowe

A,B M! v V ; A + v = B, (1.3) AB = v. (1.4)

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2, lato 2016/17

Rozwiązania, seria 5.

Algebra liniowa z geometrią

Funkcje analityczne. Wykład 2. Płaszczyzna zespolona. Paweł Mleczko. Funkcje analityczne (rok akademicki 2017/2018)

1 Elementy logiki i teorii mnogości

Treść wykładu. Układy równań i ich macierze. Rząd macierzy. Twierdzenie Kroneckera-Capellego.

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

Matematyka. rok akademicki 2008/2009, semestr zimowy. Konwersatorium 1. Własności funkcji

Algebra abstrakcyjna

Matura próbna matematyka poziom rozszerzony

Informatyka Stosowana. a b c d a a b c d b b d a c c c a d b d d c b a

ALGEBRA LINIOWA Z ELEMENTAMI GEOMETRII ANALITYCZNEJ. 1. Ciała

dr Mariusz Grządziel 15,29 kwietnia 2014 Przestrzeń R k R k = R R... R k razy Elementy R k wektory;

Geometria w R 3. Iloczyn skalarny wektorów

1 Macierze i wyznaczniki

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

Rozdział 2. Liczby zespolone

Dr Maciej Grzesiak, Instytut Matematyki

ALGEBRA LINIOWA 2. Lista zadań 2003/2004. Opracowanie : dr Teresa Jurlewicz, dr Zbigniew Skoczylas

Algebra WYKŁAD 3 ALGEBRA 1

Lista nr 1 - Liczby zespolone

ALGEBRA LINIOWA Z ELEMENTAMI GEOMETRII ANALITYCZNEJ

Matematyka liczby zespolone. Wykład 1

Zaawansowane metody numeryczne

Definicja i własności wartości bezwzględnej.

Praca domowa - seria 6

Próbny egzamin maturalny z matematyki Poziom rozszerzony

Przestrzenie liniowe

Matematyka A, klasówka, 24 maja zania zadań z kolokwium z matematyki A w nadziei, że pope lni lem wielu b le. rozwia

Spis treści Wstęp Liczby zespolone Funkcje elementarne zmiennej zespolonej Wielomiany Macierze i wyznaczniki

Algebra z geometrią Lista 1 - Liczby zespolone

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

a 11 a a 1n a 21 a a 2n... a m1 a m2... a mn a 1j a 2j R i = , C j =

O MACIERZACH I UKŁADACH RÓWNAŃ

Wektory i wartości własne

1 Macierz odwrotna metoda operacji elementarnych

Projekt Informatyka przepustką do kariery współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Przykładowe rozwiązania zadań. Próbnej Matury 2014 z matematyki na poziomie rozszerzonym

Algebra liniowa i geometria analityczna. Autorzy: Agnieszka Kowalik Michał Góra

Zasada indukcji matematycznej

9 Przekształcenia liniowe

Zadania z Algebry liniowej 4 Semestr letni 2009

1 Logika. 1. Udowodnij prawa logiczne: 3. (p q) (p q) 2. (p q) ( q p) 2. Sprawdź, czy wyrażenie ((p q) r) (p (q r)) jest tautologią.

ZADANIA DO SAMODZIELNEGO ROZWIĄZNIA. oprac. I. Gorgol

Funkcje Andrzej Musielak 1. Funkcje

Zadania z algebry liniowej - sem. I Przestrzenie liniowe, bazy, rząd macierzy

macierze jednostkowe (identyczności) macierze diagonalne, które na przekątnej mają same

Liczby zespolone. P. F. Góra (w zastępstwie prof. K. Rościszewskiego) 27 lutego 2007

LI Olimpiada Matematyczna Rozwiązania zadań konkursowych zawodów stopnia trzeciego 3 kwietnia 2000 r. (pierwszy dzień zawodów)

, A T = A + B = [a ij + b ij ].

Wektor, prosta, płaszczyzna; liniowa niezależność, rząd macierzy

Geometria Lista 0 Zadanie 1

cx cx 1,cx 2,cx 3,...,cx n. Przykład 4, 5

DB Algebra liniowa semestr zimowy 2018

Tydzień nr 9-10 (16 maja - 29 maja), Równania różniczkowe, wartości własne, funkcja wykładnicza od operatora - Matematyka II 2010/2011L

Algebra liniowa. 1. Macierze.

Równania Pitagorasa i Fermata

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

dr inż. Ryszard Rębowski 1 WPROWADZENIE

Zagadnienia brzegowe dla równań eliptycznych

Baza w jądrze i baza obrazu ( )

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

2. Układy równań liniowych

1. Liczby zespolone. Jacek Jędrzejewski 2011/2012

1 Przestrzeń liniowa. α 1 x α k x k = 0

Wykład 5. Ker(f) = {v V ; f(v) = 0}

i = [ 0] j = [ 1] k = [ 0]

Równania liniowe. Rozdział Przekształcenia liniowe. Niech X oraz Y będą dwiema niepustymi przestrzeniami wektorowymi nad ciałem

Zestaw 2. Definicje i oznaczenia. inne grupy V 4 grupa czwórkowa Kleina D n grupa dihedralna S n grupa symetryczna A n grupa alternująca.

Rozwiązania zadań z kolokwium w dniu r. Zarządzanie Licencjackie, WDAM, grupy I i II

Transkrypt:

Zad (0p) Zaznacz na płaszczyźnie zespolonej wszystkie z C, które spełniają równanie ( iz 3 z z ) Re [(z + 3) ( z 3) = 0 Szukane z C spełniają: iz 3 = z z Re [(z + 3) ( z 3) = 0 Zajmijmy się najpierw pierwszym równaniem Zapiszmy je w postaci trygonometrycznej, podstawiając z = r(cos ϕ + i sin ϕ) Otrzymujemy: r 3 ( cos(3ϕ + π ) + i sin(3ϕ + π )) = r (cos( ϕ) + i sin( ϕ)), gdzie oczywiście skorzystaliśmy z tego, że i = cos π + i sin π Możemy teraz wywnioskować, że: r 3 = r 3ϕ + π = ϕ + kπ, k Z, skąd, po przekształceniach: co przekłada się na pięć różnych rozwiązań: (r = 0 r = ) ϕ = k π π 8, k Z, z 0 = 0 oraz z k = ( cos(k π π 8 ) + i sin(k π π 8 )), k {,, 3, 4} Przejdźmy teraz do drugiego równania Wymnażając znajdujące się pod "Re" nawiasy, dostajemy: Re ( z 9 + 3 z 3z ) = 0 Zauważmy teraz, że dla każdego z R wyrażenie z 9 jest rzeczywiste, natomiast wyrażenie 3 z 3z jest czysto urojone Powyższe równanie jest więc równoważne równaniu z 9 = 0, czyli, równoważnie: z = 3 Zbiór rozwiązań tego równania na płaszczyźnie zespolonej to okrąg o środku w zerze i promieniu 3 Łącznie, zbiór rozwiązań wyjściowego równania przedstawia się na płaszczyźnie zespolonej następująco: Im z 3 z z 3 z 0 3 Re z z 4 z 3 3

Zad (0p) a) Niech A M n n (K) Wykazać, że V(A) := {B M n n (K) : (A + B)(A B) = A B } wraz ze zwykłymi działaniami dodawania macierzy oraz mnożenia macierzy przez element ciała K jest przestrzenią wektorową nad K b) Wyznaczyć dim V(A), gdzie A := [ 3 5 7 a) Udowodnimy, że V(A) jest podprzestrzenią przestrzeni M n n (K) Na początku zauważmy, że dany warunek oznacza, że macierz B jest przemienna z macierzą A (A + B)(A B) = A B, A(A B) + B(A B) = A B A AB + BA B = A B, AB + BA = 0, BA = AB Weźmy teraz dowolne B, C V(A) oraz w K Mamy (B + wc)a = BA + (wc)a = BA + w(ca) = AB + w(ac) = AB + A(wC) = A(B + wc), gdzie większość równości zachodzi na mocy elementarnych własności działań na macierzach, a równość trzecia jest prawdziwa, gdyż macierze B i C są elementami zbioru V(A) Pozostaje zauważyć, że zbiór V(A) jest niepusty - w istocie, należy do niego macierz zerowa, należy też jednostkowa b) W celu ustalenia wymiaru przestrzeni V(A) zbadamy jakiej postaci są macierze do niej należące Niech [ x y z u będzie dowolną taką macierzą Mamy [ x y z u [ 3 5 7 = [ 3 5 7 [ x y z u, [ [ 3x y 5x + 7y 3x + 5z 3y + 5u = 3z u 5z + 7u x + 7z y + 7u Porównanie odpowiednich wyrazów macierzy po obu stronach równości prowadzi do układu równań

y 5z = 0 5x + 4y 5u = 0 x 4z u = 0 y + 5z = 0, po jego rozwiązaniu dostajemy x = t y = 5t + 5s 4 4 z = t s u = s Już wiemy, że V(A) jest przestrzenią dwuwymiarową (i zwróćmy uwagę, że nie musieliśmy rozwiązywać układu równań, żeby to stwierdzić i zakończyć zadanie), ale dla sportu napiszemy sobie jeszcze bazę tej przestrzeni Dowolną macierz z V(A) można zapisać [ t 5t + 5s 4 4 t s s [ 5 = t 4 0 [ 0 5 + s 4 Tym samym te dwie macierze stanowią przykładową bazę przestrzeni V(A)

Zad 3 (0p) Udowodnij, że funkcja d : R R R zadana wzorem d(x, y) = ln( + x y ) jest metryką Znajdź kulę otwartą K(, ln 3) w tej metryce Wykażmy najpierw, że x, y R d(x, y) = 0 x = y Istotnie, biorąc dowolne x, y R, mamy: d(x, y) = 0 ln( + x y ) = 0 + x y = x y = 0 x = y Symetria d(x, y) = d(y, x) dla dowolnych x, y R wynika bezpośrednio z tego, że x y = y x Pozostało wykazać nierówność trójkąta: x, y, z R d(x, y) d(x, z) + d(z, y) Rzeczywiście, dla dowolnych x, y, z R otrzymujemy, że: d(x, z) + d(z, y) = ln( + x z ) + ln( + z y ) = ln [( + x z )( + z y ) = ln ( + x z + z y + x z z y ) ln ( + x z + z y ) ln( + x y ) = d(x, y), gdzie w powyższych nierównościach skorzystaliśmy z nierówności trójkąta dla wartości bezwzględnej oraz z tego, że ln jest funkcją rosnącą Szukana kula otwarta to, z definicji, K(, ln 3) = {x R : d(x, ) < ln 3} Rozwiążmy znajdującą się w tej definicji nierówność względem x: d(x, ) < ln 3 ln( + x ) < ln 3 x < < x < 3 Otrzymaliśmy więc, że K(, ln 3) = (, 3)

Zad 4 (0p) Niech n > 0 oraz x, x,, x n C Niech A n M n+ n+ (C) będzie następującą macierzą, jeśli j = A n [i, j := x, jeśli j > j = i, x j, jeśli j > j i czyli A n = x x x n x n x x x n x n x x x n x n x x x x n x x x n x Wykazać, że det A n = 0 wtedy i tylko wtedy, gdy x {x,, x n } Wykonajmy na macierzy A n następujący ciąg operacji wierszowych r i r i r dla i > W ich wyniku otrzymamy macierz x x x n x n 0 x x 0 0 0 0 0 x x 0 0 0 0 0 x x n 0 0 0 0 0 x x n Jest to macierz trójkątna, więc jej wyznacznik jest iloczynem wyrazów z diagonali, czyli n k= (x x k) A ponieważ operacje wierszowe, które wykonaliśmy nie zmieniają wyznacznika, to stwierdzamy, iż zachodzi równość det A n = n k= (x x k), która implikuje bezpośrednio tezę