ALGEBRA LINIOWA Z GEOMETRIĄ, LISTA ZADAŃ NR 8

Podobne dokumenty
Układy równań liniowych

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

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

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

14. Przestrzenie liniowe

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

13 Układy równań liniowych

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

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

ALGEBRA LINIOWA Z ELEMENTAMI GEOMETRII ANALITYCZNEJ

Przestrzenie liniowe

Przestrzenie liniowe

Przestrzenie wektorowe

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

Baza w jądrze i baza obrazu ( )

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

Przekształcenia liniowe

Rozwiązania, seria 5.

φ(x 1,..., x n ) = a i x 2 i +

Kombinacje liniowe wektorów.

Algebra liniowa z geometrią

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

Analiza funkcjonalna 1.

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

Układy równań i nierówności liniowych

Zestaw zadań 14: Wektory i wartości własne. ) =

Pokazać, że wyżej zdefiniowana struktura algebraiczna jest przestrzenią wektorową nad ciałem

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

Przestrzeń liniowa. Algebra. Aleksander Denisiuk

B jest liniowo niezależny V = lin (B) 1. Układ pusty jest bazą przestrzeni trywialnej {θ}. a i v i = i I. b i v i, (a i b i ) v i = θ.

Imię i nazwisko... Grupa...

Wykład 5. Ker(f) = {v V ; f(v) = 0}

1 Działania na zbiorach

1 Zbiory i działania na zbiorach.

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

1 Rząd macierzy. 2 Liniowa niezależność. Algebra liniowa. V. Rząd macierzy. Baza podprzestrzeni wektorowej

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

1 Wersja testu A 18 września 2014 r.

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

Algebra z Geometrią Analityczną. { x + 2y = 5 x y = 9. 4x + 5y 3z = 9, 2x + 4y 3z = 1. { 2x + 3y + z = 5 4x + 5y 3z = 9 7 1,

3 Przestrzenie liniowe

1.1 Definicja. 1.2 Przykład. 1.3 Definicja. Niech G oznacza dowolny, niepusty zbiór.

Lista. Algebra z Geometrią Analityczną. Zadanie 1 Zapisz za pomocą spójników logicznych i kwantyfikatorów: x jest większe niż 6 lub mniejsze niż 4

Zadania egzaminacyjne

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

Zadania z Algebry liniowej 4 Semestr letni 2009

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

Zadania z Algebry liniowej 3 semestr zimowy 2008/2009

Wyk lad 9 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

= Zapiszemy poniższy układ w postaci macierzy. 8+$+ 2&=4 " 5 3$ 7&=0 5$+7&=4

Zadania z algebry liniowej Iloczyn skalarny, przestrzenie euklidesowe

UKŁADY RÓWNAŃ LINIOWYCH

2. Układy równań liniowych

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

Geometria Lista 0 Zadanie 1

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

Algebra liniowa z geometria. - zadania Rok akademicki 2010/2011

Układy równań liniowych

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Wprowadzenie do badań operacyjnych - wykład 2 i 3

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ MACIERZE ODWZOROWAŃ LINIOWYCH

Wektory i wartości własne

Układy równań i równania wyższych rzędów

Układy równań liniowych i metody ich rozwiązywania

Jak łatwo zauważyć, zbiór form symetrycznych (podobnie antysymetrycznych) stanowi podprzestrzeń przestrzeni L(V, V, K). Oznaczamy ją Sym(V ).

Programowanie liniowe

Algebra liniowa. 1. Macierze.

Wektory i wartości własne

Przestrzenie wektorowe, liniowa niezależność wektorów, bazy przestrzeni wektorowych

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

1 Formy hermitowskie. GAL (Informatyka) Wykład - formy hermitowskie. Paweł Bechler

wszystkich kombinacji liniowych wektorów układu, nazywa się powłoką liniową uk ładu wektorów

2 1 3 c c1. e 1, e 2,..., e n A= e 1 e 2...e n [ ] M. Przybycień Matematyczne Metody Fizyki I

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

Przekształcenia liniowe

ALGEBRA z GEOMETRIA, ANALITYCZNA,

Teoretyczne podstawy programowania liniowego

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Wykład Ćwiczenia Laboratorium Projekt Seminarium Liczba godzin zajęć zorganizowanych w Uczelni 30 30

Lista. Przestrzenie liniowe. Zadanie 1 Sprawdź, czy (V, +, ) jest przestrzenią liniową nadr :

Matematyka z el. statystyki, # 1 /Geodezja i kartografia I/

Wykład 14. Elementy algebry macierzy

Wykład 12 i 13 Macierz w postaci kanonicznej Jordana , 0 A 2

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Metody i analiza danych

Zaawansowane metody numeryczne

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

ALGEBRA LINIOWA Z ELEMENTAMI GEOMETRII ANALITYCZNEJ. 1. Ciała

Lokalna odwracalność odwzorowań, odwzorowania uwikłane

Układy równań liniowych

Podstawowe struktury algebraiczne

MATEMATYKA I SEMESTR ALK (PwZ) 1. Sumy i sumy podwójne : Σ i ΣΣ

Algebra liniowa II. Lista 1. 1 u w 0 1 v 0 0 1

DB Algebra liniowa 1 semestr letni 2018

3. Wykład Układy równań liniowych.

Suma i przeciȩcie podprzestrzeni, przestrzeń ilorazowa Javier de Lucas

3. Macierze i Układy Równań Liniowych

Wersja testu A 18 czerwca 2012 r. x 2 +x dx

DB Algebra liniowa semestr zimowy 2018

Transkrypt:

ALGEBRA LINIOWA Z GEOMETRIĄ, LISTA ZADAŃ NR 8 1. Sprawdzić, czy następujące podzbiory są podprzestrzeniami liniowymi przestrzeni R n (dla odpowiednich n) (a) {[u, v, 2u, 4v] ; u, v R} R 4, (b) {[u, v, uv] ; u, v R} R 3, (c) {[u, v] ; u, v R, u v} R 2, (d) {[u, v, w, 2u + 3v + 4w] ; u, v, w R} R 4, { x + y z = 0 (e) zbiór rozwiązań układu równań linowych 2y + z = 0 { x + y + z = 2 (f) zbiór rozwiązań układu równań linowych x y + z = 0 (g) {[x, y, z] R 3 : xy = z 2 }. (n = 3), (n = 3), 2. Czy zbiór {[z, t] C 2 : z = t} jest podprzestrzenią liniową przestrzeni C 2 traktowanej jako przestrzeń liniowa nad ciałem liczb zespolonych? Jak brzmi odpowiedź, jeśli C 2 potraktujemy jako przestrzeń liniową nad ciałem liczb rzeczywistych? 3. Wykazać, że dany ciąg wektorów jest bazą uporządkowaną przestrzeni R 3. Znaleźć współrzędne wektora [1, 1, 1] względem tej bazy. (a) [1, 0, 1], [0, 1, 1], [1, 1, 0], (b) [1, 2, 3], [0, 1, 2], [1, 0, 0]. 4. Znaleźć bazy wszystkich przestrzeni liniowych występujących w zadaniu 1. 5. Niech V będzie przestrzenią liniową nad ciałem K. W każdym z poniższych przypadków podać co najmniej dwie różne bazy. (a) V = R 3, K = R, (b) V = {[x, y, z] R 3 : x + y + z = 0}, K = R, (c) V = K n, n > 0, (d) V = C, K = R, (e) V = C, K = C, (f) V = Z 3 2, K = Z 2. 6. Dany jest zbiór X. Znaleźć podzbiór B X tworzący bazę przestrzeni X generowanej przez X. (a) X = {[1, 1, 0], [0, 1, 1], [1, 2, 1], [2, 3, 1]}, (b) X = {[1, 1, 0, 0], [0, 1, 1, 0], [0, 0, 1, 1], [1, 0, 0, 1]}, (c) X = {[1, 0, 0, 1], [2, 1, 1, 0], [1, 1, 1, 1], [1, 2, 3, 4], [0, 1, 2, 3]}, (d) X = {[1, 1, 2, 3, 1], [1, 1, 0, 0, 1], [2, 0, 2, 3, 0], [3, 1, 2, 3, 1]}. 7. Znaleźć bazę i wymiar przestrzeni U V oraz U + V, jeśli (a) U = [1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 0], V = [1, 1, 2, 3], [2, 2, 4, 5], (b) U = [1, 0, 1, 0], [0, 1, 0, 1], V = [0, 1, 1, 1], [1, 0, 0, 1], (c) U = [1, 0, 1, 0, 1], [0, 1, 1, 1, 0], V = [1, 1, 1, 1, 1], [2, 1, 1, 1, 2], [ 1, 2, 1, 2 1]. 8. Uzupełnić dany układ wektorów do bazy przestrzeni R n, jeśli (a) [2, 1, 0], [0, 0, 1], n = 3, 1

(b) [1, 2, 3, 4], [2, 3, 4, 5], n = 4 (c) [1, 1, 0, 1], [1, 1, 1, 1], n = 4, (d) [1, 2, 3, 4, 0], [3, 6, 9, 13, 1], [ 1, 2, 7, 0, 0], n = 5 9. Znaleźć bazę przestrzeni rozwiązań układu równań liniowych { x x1 + x (a) 2 + x 3 + x 4 = 0, 1 + x 2 = 0, (b) x x 1 + 2x 2 + 3x 3 + 4x 4 = 0, 2 + x 3 = 0, x 3 + x 4 = 0, x 1 + x 2 + x 3 = 0, (c) x 2 + x 3 + x 4 = 0, x 3 + x 4 + x 5 = 0, { x1 + x (d) 2 + x 3 + x 4 + x 5 = 0, x 1 + x 3 x 5 = 0. 10. Znaleźć układ równań liniowych, którego zbiorem rozwiązań jest przestrzeń (a) [1, 2, 1, 1], [0, 2, 3, 1], (b) [1, 1, 1, 1, 1], [1, 2, 3, 2, 1], [0, 0, 1, 1, 1]. Zadania uzupełniające 1. Niech V będzie przestrzenią liniową nad ciałem K oraz niech v V, a K. Pokazać, że (a) 0 K v = 0 V (b) a 0 V = 0 V (c) a v = 0 V wtedy i tylko wtedy, gdy a = 0 K lub v = 0 V. 2. Niech V będzie przestrzenią wszystkich ciągów (x n ) o wyrazach rzeczywistych (traktujemy ją jako przestrzeń nad ciałem R). Czy następujące zbiory są podprzestrzeniami liniowymi V? (a) zbiór wszystkich ciągów niemalejących, (b) zbiór wszystkich ciągów zbieżnych, (c) zbiór ciągów okresowych o ustalonym okresie T (tj. ciągów (x n ) takich, że x n+t = x n dla każdego n N). (d) zbiór ciągów okresowych (tj. ciągów (x n ) takich, że istnieje T N taka, że x n+t = x n dla każdego n N). 3. Wykazać, że podane wektory należą do podprzestrzeni U R n i uzupełnić je do bazy U. (a) [ 1, 3, 1, 0], U = [1, 2, 1, 1], [0, 1, 1, 1], [2, 1, 0, 1], n = 4, (b) [2, 2, 3, 2, 0], [1, 3, 2, 1, 0], U = [1, 0, 1, 0, 1], [1, 1, 0, 1, 1], [0, 1, 2, 1, 0], [1, 2, 0, 0, 0], n = 5. Wskazówki Znajdowanie bazy przestrzeni rozwiązań układu równań Ax T = 0 x = [x 1,..., x n ]. 1. Znajdujemy macierz górnoschodkową A wierszowo równoważną A. 2. Wypisujemy numery kolumn, w których NIE MA współczynników wiodących: l 1,..., l k. 2

3. Dla każdego i = 1,..., k znajdujemy (jedyne!) rozwiązanie x (i) = [x 1,..., x n ] układu równań takie, że x li = 1 oraz x lj = 0 dla j i. 4. Wektory x (1),..., x (k) tworzą bazę przestrzeni rozwiązań układu Ax T = 0 (zwaną też fundamentalnym układem rozwiązań tego układu). przykład. Niech A = [ ] 1 0 1 2 1 3. 1. Sprowadzamy macierz A do postaci górnoschodkowej: A = 1 0 1 2 1 3 w2:=w2 w1 0 1 1 w 3:=w 3 2w 1 0 1 1 w3:=w3 w2 0 1 1 w 4:=w 4+w 2 0 0 0 = A. 0 0 0 2. k = 1, l 1 = 3. 3. Szukamy rozwiązania układu równań Ax T = 0 postaci x (1) = [x 1, x 2, 1]. Zatem nasz układ równań jest postaci: 0 1 0 1 x 1 2 1 3 x 2 = 0 0. 1 0 Przenosząc współczynniki na drugą stronę otrzymujemy układ równań liniowych z dwiema niewiadomymi x 1, x 2 w kanonicznej postaci macierzowej: 1 1 [ ] 2 1 0 x1 2 1 = 1 x 2 3. 0 1 1 Jedynym rozwiązaniem tego układu równań jest [x 1, x 2 ] = [ 1, 1], czyli x (1) = [ 1, 1, 1]. 4. Bazą przestrzeni rozwiązań układu równań Ax T = 0 jest jednoelementowy zbiór {[ 1, 1, 1]}. 3

Wybieranie bazy z danego układu generatorów. Niech U = u 1,..., u m R n. 1. Tworzymy n m-macierz A, której KOLUMNAMI są u 1,..., u m. 2. Znajdujemy macierz górnoschodkową A wierszowo równoważną A. 3. Wypisujemy numery kolumn, w których znajdują się współczynniki wiodące: j 1,..., j r. 4. Wektory u j1, u j2,..., u jr tworzą bazę przestrzeni U. przykład. Niech U = [1, 1, 1, 1], [1, 1, 0, 0], [1, 0, 1, 0], [1, 2, 0, 1] R 4. ] 1. A =. [ 1 1 0 2 1 0 1 0 1 0 0 1 2. Sprowadzamy macierz A do postaci górnoschodkowej: A = 1 1 0 2 1 0 1 0 wi:=wi w1 0 0 1 1 (i=2,3,4) 0 1 0 1 w2:=w2 w3 0 1 1 2 w 4:=w 4 w 3 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 w 3:=w 3+w 2 0 1 1 2 0 0 1 1 w4:=w4 w3 0 1 1 2 0 0 1 1 = A. 0 0 1 1 0 0 0 0 3. r = 3, j 1 = 1, j 2 = 2, j 3 = 3. 4. Wektory [1, 1, 1, 1], [1, 1, 0, 0], [1, 0, 1, 0] tworzą bazę przestrzeni U. Uzupełnianie zbioru wektorów niezależnych do bazy R n Dane są wektory v 1,..., v m R n 1. Tworzymy m n-macierz A, której WIERSZAMI są v 1,..., v m. 2. Znajdujemy macierz górnoschodkową A wierszowo równoważną A. 3. Wypisujemy numery kolumn, w których NIE MA współczynników wiodących: l 1,..., l n m. (Uwaga: jeśli w A jest mniej niż m współczynników wiodących, to wektory v 1,..., v m są liniowo zależne i nie da się ich uzupełnić do bazy R n.) 4. Wektory v 1,... v m wraz z wektorami bazy standardowej e (n) l 1, e (n) l 2,..., e (n) l n m tworzą bazę R n. 4

przykład. Dane są wektory [1, 1, 0, 0], [1, 0, 1, 0] R 4. 1. A = [ 1 1 0 0 1 0 1 0 ]. 2. Sprowadzamy macierz A do postaci górnoschodkowej: [ ] [ ] 1 1 0 0 w A = 2:=w 2 w 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 3. n = 4, m = 2, n m = 2, l 1 = 3, l 2 = 4. = A. 4. Wektory [1, 1, 0, 0], [1, 0, 1, 0], [0, 0, 1, 0], [0, 0, 0, 1] R 4 tworzą bazę przestrzeni R 4. 5