Algebra z geometrią 2012/2013

Podobne dokumenty
Rozdział 9. Baza Jordana

Zestaw zadań 12: Przekształcenia liniowe. Macierze przekształceń liniowych. z z + 2 2x + y. x y z. x y + 2t 2x + 3y + 5z t x + z t

Zadania z AlgebryIIr

Postać Jordana macierzy

Zestaw zadań 12: Przekształcenia liniowe. z z + 2 2x + y. x y z. x y + 2t 2x + 3y + 5z t x + z t. x y + 2t 2x 3y + 5z t x z t

,..., u x n. , 2 u x 2 1

PRZESTRZEŃ WEKTOROWA (LINIOWA)

Przestrzeń liniowa R n.

Rozwiazania zadań. Zadanie 1A. Zadanie 1B. Zadanie 2A

Algebra liniowa. Zadania przygotowujące do egzaminu: .Wskazówka: Zastosować wzór de Moivre'a;

Zestaw zadań 15: Funkcjonały dwuliniowe i formy kwadratowe (1) Sprawdzić, czy następujące odwzorowania ξ : R 3 R 3 R: x y. x y z. f(x)g(x)dx.

Algebra liniowa. 1. Macierze.

Podprzestrzeń wektorowa, baza, suma prosta i wymiar Javier de Lucas

1 Zbiory i działania na zbiorach.

φ(x 1,..., x n ) = a i x 2 i +

Przykład 6.3. Uogólnione prawo Hooke a

ZADANIA Z FUNKCJI ANALITYCZNYCH LICZBY ZESPOLONE

1 Podobieństwo macierzy

Układy równań liniowych

Układy równań - Przykłady

I. Rachunek wektorowy i jego zastosowanie w fizyce.

Zastosowania wyznaczników

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

Wykład 5. Ker(f) = {v V ; f(v) = 0}

Przekształcenia liniowe

cz.2 Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321

Przekształcenia liniowe

Strukturalne elementy symetrii. Krystalograficzne grupy przestrzenne.

ALGEBRA LINIOWA Z ELEMENTAMI GEOMETRII ANALITYCZNEJ

GRUPY SYMETRII Symetria kryształu

Geometria analityczna w przestrzeni. Kierunek. Długość. Zwrot

Praca domowa - seria 6

Wyznaczniki 3.1 Wyznaczniki stopni 2 i 3

3. Wykład Układy równań liniowych.

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

Suma i przeciȩcie podprzestrzeni, przestrzeń ilorazowa Javier de Lucas

DB Algebra liniowa semestr zimowy 2018

Zadanie 0 Obliczyć całki. Wyniki sprawdzić obliczając pochodne otrzymanych funkcji pierwotnych. x 4. x x. x x 1 , 11)

1 Działania na zbiorach

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

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ MACIERZE ODWZOROWAŃ LINIOWYCH

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

Macierze i Wyznaczniki

PRAWA ZACHOWANIA Prawa zachowania najbardziej fundamentalne prawa:

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

J. Szantyr - Wykład 7 Ruch ogólny elementu płynu

Zadania z Algebry liniowej 3 semestr zimowy 2008/2009

Sylabus do programu kształcenia obowiązującego od roku akademickiego 2012/13

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

Przestrzenie liniowe

1. Liczby zespolone i

Pierwiastki kwadratowe z liczby zespolonej

ALGEBRA z GEOMETRIA, ANALITYCZNA,

ALGEBRA Tematyka LITERATURA

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ ANALITYCZNĄ

Przestrzenie wektorowe

Dodawanie i mnożenie liczb zespolonych są działaniami wewnętrznymi tzn., że ich wynikiem jest liczba zespolona.

Wartości i wektory własne

ALGEBRA Z GEOMETRIĄ PIERŚCIENIE, CIAŁA I HOMOMORFIZMY

1 Elementy logiki i teorii mnogości

1. REDUKCJA DOWOLNYCH UKŁADÓW SIŁ. Redukcja płaskiego układu sił

1 Macierze i wyznaczniki

1 Macierz odwrotna metoda operacji elementarnych

Wykład 7 Macierze i wyznaczniki


1. R jest grupą abelową względem działania + (tzn. działanie jest łączne, przemienne, istnieje element neutralny oraz element odwrotny)

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

Rozdział 5. Macierze. a 11 a a 1m a 21 a a 2m... a n1 a n2... a nm

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

Postać Jordana macierzy

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

P K. Położenie punktu na powierzchni kuli określamy w tym układzie poprzez podanie dwóch kątów (, ).

Diagonalizacja macierzy i jej zastosowania

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

ALGEBRA LINIOWA. Wykład 2. Analityka gospodarcza, sem. 1. Wydział Zarządzania i Ekonomii Politechnika Gdańska

Wyznaczniki. Mirosław Sobolewski. Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW. 6. Wykład z algebry liniowej Warszawa, listopad 2013

Przestrzeń liniowa i przekształcenie liniowe

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

Wektory i wartości własne


Wektory i wartości własne

Graficzne modelowanie scen 3D. Wykład 4

Powierzchnie stopnia drugiego

DB Algebra liniowa 1 semestr letni 2018

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

1 ROZWIĄZYWANIE UKŁADÓW RÓWNAŃ LINIOWYCH

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

Zadania z Algebry liniowej 4 Semestr letni 2009

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

5. Algebra działania, grupy, grupy permutacji, pierścienie, ciała, pierścień wielomianów.

Algebra z geometrią analityczną zadania z odpowiedziami

Zmiana baz. Jacek Jędrzejewski Macierz przejścia od bazy do bazy 2

Imię i nazwisko... Grupa...

Diagonalizacja macierzy i jej zastosowania

Wykład 1 Podstawy projektowania układów logicznych i komputerów Synteza i optymalizacja układów cyfrowych Układy logiczne

Macierze. Rozdział Działania na macierzach




Transkrypt:

Algebra geometrią 22/23 Seria XVI Javier de Lucas Zadanie. Wnacć rąd macier: A :, B : 2 4 3 4 3 2 3 3 5 7 3 3 6 3 Rowiąanie: Macier A: Sposób: Rąd macier to wmiar prestreni generowanej pre jej kolumn. Dana macier M, można udowodnić, że { } r rankm span {M,..., M j,..., M k } span M,..., λ i M i,..., M k, gdie λ j i M i, i {,..., k}, są kolumnami macier M. Z tego wnika, że ranka : rank 2 2 2 4 3 3 3 5 3 2 3 3 3 i 2 4 3 2 2 3 Zauważm, że ani pierwsa kolumna nie jest liniową kombinacją innch ani innej kolumnej nie można napisać jako liniowej kombinacji awiarającej tę pierwsą kolumnę. To [ ] 2 2 rank A : + rank + rank 2 + rank 3. 2 2 2 2 Sposób: Można udowodnić, że rąd macier to wmiar najwięksej podmacier, której wnacnik jest różn od era. Dla A, mam jeden wnacnik podmacier 4 4, cli Za pomocą rowinięcia Laplace a i korstając właściwości wnacnika, to 2 4 3 2 2 3 3( ) 4+ 2 2 3 2. Więc, rank A < 4. Natomiast następując wnacnik podmacier macier A nie jest równ eru: 4 3 3 4 3 5 3 3 2 6. 3 3 3 3

To rąd równa się 3. Macier B: Sposób: rankb : rank Sposób 2. 2 4 3 3 2 3 5 7 3 6 3 + rank 2 4 3 4 3 2 3 3 5 7 3 3 6 3 Więc, rąd równa się cter. 2 4 7 2 2 5 2 4 3 3 2 3 2 4 5 2 2 4 2 4 7 2 3 2 5 4 3 + rank 5 Zadanie 2. Rowiąać układ równań: Rowiąania: Układ ma rowiąania, gd Skoro rank 2 2 3 3 2 2 3 3 2 4 3 3 2 3 2 4 2 4 2 5 2 3 4 2 2 3 3 +2 +rank 2 + rank 2 3 3 3 2 4 2 3 6 2 2 3 2 3 3 6 9, 2 4 2 7 2 2 5 4 [ 2 4 2 5 rąd tej macier równa się cter. Więc, skoro ten wnacnik podmacier macier 2 2 3 2 3 3 6, ] 4. 5( 23)+2 2. to ta macier ma co najmiej rąd cter. Ponadto, jej rąd jest mniejs od 5, to ma rąd cter. Wobec twierdenia Kronekera Capelliego, układ ma rowiąanie. Rowiąanie można oblicć a pomocą reguł Kramera. Ro:, 2 2, 3 5/3, 4 4/3. 2

Zadanie 3. W ależności od parametrów a, λ R rowiąać układ równań: + + a 2 + a + a + +, ( + λ) + + λ 2 + 3λ + ( + λ) + λ 3 + 3λ 2. + + ( + λ) λ 4 + 3λ 3 Rowiąanie: Drugi układ ma rowiąanie, gd + λ rank + λ + λ + λ λ 2 + 3λ + λ λ 3 + 3λ 2 + λ λ 4 + 3λ 3 + λ + λ + λ λ λ λ λ + λ λ λ λ λ + 2 λ 3 + 3λ 2. Gd λ / {, 3}, układ ma jedne rowiąanie. Za pomocą reguł Kramera, to λ 2 + 3λ λ 3 + 3λ 2 + λ λ 4 + 3λ 3 + λ + λ + λ + λ + λ λ 2 + 3λ λ 3 + 3λ 2 λ 4 + 3λ 3 + λ + λ + λ + λ + λ λ 2 + 3λ + λ λ 3 + 3λ 2 λ 4 + 3λ 3 + λ + λ + λ Gd, λ, to rank 6λ2 + 2λ 3 3λ 4 λ 5 6 + 2λ 3λ2 λ 3 λ 3 + 3λ 2 λ + 3 3λ2 + 5λ 3 + 2λ 4 λ 3 + 3λ 2 3 + 5λ + 2λ2 λ + 3 2 λ 2. 2λ 3λ2 4λ 3 + 5λ 4 + 5λ 5 + λ 6 λ 3 + 3λ 2 λ + 2λ 2 + λ 3., rank. Więc, układ ma rowiąania. Właśnie, + +, to rowiąania są +,, R. Gd, λ 3, to rank 2 2 2 2, rank 2 2 2 2. 3

Więc, ma rowiąania wobec twierdenia Kronekera Capelli ego (wanego też twierdeniem Rouche a Frobenius a) 2 2 2 3 3 2, R. Zadanie 4. Niech k będie ciałem, A, A M i j (k), B M j m (k). Udowodnij następujące własności: a) rank(a + A ) rank(a) + rank(a ), b) rank(ab) min{rank(a), rank(b)}, c) rank(b) j rank(ab) rank(a), d) rank(a) i rank(ab) rank(b). Rowiąanie: Korstam tego, że rąd macier w pewnch baach jest równ rądowi prekstałcenia liniowego. To możem roumieć A, A i B jako odworowania liniowe. To, a) rank(a + A ) dim Im(A + A ). Jeśli v Im(A + A ), to istnieje v k m taki, że Więc, Im(A + A ) ImA + ImA i dim Im(A + A ) dim(ima + ImA ) Z tego v (A + A )v v Av + A v ImA + ImA. dim(ima) + dim(ima ) dim(ima ImA ) dim(ima) + dim(ima ). rank(a + A ) dim Im(A + A ) dim(ima) + dim(ima ) ranka + ranka. b) Skoro B(k m ) k j, to rank(ab) dim(imab) dim(ab(k m )) dim(a(k j )) ranka. Skoro dla każdego liniowego prekstałcenia f : k j k i to dim Imf j, to rank(ab) dim(imab) dim(ab(k m )) dim(ima B(k m )) dim(b(k m )) rankb, gdie A B(k m ) : v B(k m ) Av k j. Więc, rank(ab) min(ranka, rankb). c) Jeżeli rankb k j, to B(k m ) k j i AB(k m ) A(k j ). Z tego wnika, że rank(ab) dim(imab) dim(ima(k j )) ranka. d) Jeżeli rank A k i, to A(k j ) k i i A to iomorfim. Z tego wnika, że dim ImA V dim V, gdie A V : v V k j Av k i i V to podprestreń liniowa. To rank(ab) dim(imab) dim(ab(k m )) dim(a B(k m )) dim B(k m ) rankb. 4

Zadanie 5. Niech V i W będą skońcenie-wmiarowmi prestreniami wektorowmi. Udowodnij, że rąd odworowania liniowego f : V W jest równ rędowi macier F odworowania liniowego f więtej wględem dowolnch ba V i W. Rowiąanie Bądź v,..., v n będie baą prestreni V i w,..., w r będie baą W. Dane f(e ),..., f(e k ), gdie e,..., e k V, to k λ i f(e i ) λ i c ij f(v j ) i i j r λ i c ij F mj w m λ i c ij F mj, ( m) λ i c ij F j, i j m i j i j gdie F j to j-tej kolumna macier F. Z tego wnika, że kied f(e ),..., f(e r ) są liniowo nieależne, cli λ... λ k k i λ i f(e i ) to kombinacja liniowa kolumn n j c ij F j, dla i,..., k są liniowo nieależne i odwrotnie. Zatem rankf rank F. Zadanie 6. Pokaż, że istnieje więcej niż jedno ciało k, dla którego istnieją odworowania liniowe f : k k i k \ {} takie, że równanie f() ma dokładnie 24 różnch rowiąań. Rowiąanie: Jeżeli równanie f() ma 24 rowiąanie, to k musi bć skońconm ciałem. Inacej, to ker f miałob nieskońcenie wiele elementów i równanie f() miałob nieskońcenie wiele rowiąań. Łatwo auważć, że jeżeli k Z/2Z i ustalim baę e (,,..., ), e 2 (,,,..., ),..., e (,...,, ) i odworowanie f(e ) e i f(e j ) dla rest, cli f jest wiąana macierą..............................,...... w baach {e,..., e }, to ker f e 2,..., e ma 2 24 elementów i równanie f() e ma 24 rowiąań. Inne ciało skońcone, to k 4 F 2 []/ 2 + +, gdie F 2 [] to pierścień wielomianów o współcnnikach w Z/2Z. Zauważ, że 2 + + jest nierokładalne jako wielomian o współcnnikach w Z/2Z. Takie ciało ma 4 element:,,, +. To jedne takie ciało cteroma elementami. Właśnie, podobnie są budowane wsstkie ciała p n elementami, gdie p to licba pierwsa i n N. Analogicnie, możem definiować inne prekstałcenie f : k 4... k 4 (ra) k 4... k 4 (ra) w postaci...................................................... gdie ostatnie 5 kolumn mają współcnniki równe. Jądro tego odworowania ma 4 5 2 24 elementów. Jeżeli k 4... k 4 (ra) to f() ma 24 rowiąań kied Imf. 5