ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ -ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Λύσεις των Θεμάτων της Εξέτασης Σεπτεμβρίου 2010 στο μάθημα: «Γραμμική Άλγεβρα» (ΗΥ119)

Σχετικά έγγραφα
ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ -ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Λύσεις των Θεμάτων της Εξέτασης Ιανουαρίου 2010 στο μάθημα: «Γραμμική Άλγεβρα» (ΗΥ119)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ -ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ. Λύσεις των Θεμάτων εξέτασης προόδου στο μάθημα «Γραμμική Άλγεβρα» (ΗΥ119)

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (ΗΥ-119)

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (ΗΥ-119)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ - Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τελική Εξέταση Ι. Λυχναρόπουλος

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τελική Εξέταση 8/6/2017 Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

D = / Επιλέξτε, π.χ, το ακόλουθο απλό παράδειγμα: =[IA 1 ].

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (ΗΥ-119)

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τελική Εξέταση 19/6/2018 Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ - Τµήµα Εφαρµοσµένων Μαθηµατικών

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 9ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διανυσματικοί Χώροι

Ασκήσεις3 Διαγωνισιμότητα Βασικά σημεία Διαγωνίσιμοι πίνακες: o Ορισμός και παραδείγματα.

Παραδείγματα Ιδιοτιμές Ιδιοδιανύσματα

Ασκήσεις3 Διαγωνίσιμες Γραμμικές Απεικονίσεις

Gauss. x + y + z = 2 3x + 3y z = 6 x y + z = 1. x + y + z = r x y = 0 3x + y + sz = s 0

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (Εξ. Ιουνίου - 02/07/08) ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

Κεφάλαιο 6 Ιδιοτιμές και Ιδιοδιανύσματα

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

Παραδείγματα (2) Διανυσματικοί Χώροι

b. Για κάθε θετικό ακέραιο m και για κάθε A. , υπάρχουν άπειρα το πλήθος πολυώνυμα ( x) [ x] m και ( A) 0.

Παραδείγματα Διανυσματικοί Χώροι Ι. Λυχναρόπουλος

2.0 ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟΙ ΧΩΡΟΙ ΚΑΙ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Παραδείγματα (2 ο σετ) Διανυσματικοί Χώροι Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Τελική Εξέταση Ι. Λυχναρόπουλος

Παραδείγματα Διανυσματικοί Χώροι (3)

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΡΓΑΣΙΑ 1 η Ημερομηνία Αποστολής στον Φοιτητή: 20 Οκτωβρίου 2008

Κεφάλαιο 4 Διανυσματικοί Χώροι

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 7ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Γραμμικά Συστήματα- Απαλοιφή Gauss Επιμέλεια: I. Λυχναρόπουλος

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

Κεφάλαιο 4 Διανυσματικοί Χώροι

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

ΤΜΗΜΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΑΚ. ΕΤΟΣ Μαθηματικά για Οικονομολόγους ΙI-Μάθημα 4 Γραμμικά Συστήματα

,..., v n. W πεπερασμένα παραγόμενοι και dimv. Τα ακόλουθα είναι ισοδύναμα f είναι ισομορφιμός. f είναι 1-1. f είναι επί.

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Εξέταση Σεπτεμβρίου Διδάσκων: Ι. Λυχναρόπουλος

1 1 A = x 1 x 2 x 3. x 4. R 2 3 : a + b + c = x + y + z = 0. R 2 3 : a + x = b + y = c + z = 0

Γραµµικη Αλγεβρα Ι. Ακαδηµαϊκο Ετος Βοηθος Ασκησεων: Χ. Ψαρουδάκης

Έντυπο Yποβολής Αξιολόγησης ΓΕ

Διαγωνοποίηση μητρών. Στοιχεία Γραμμικής Άλγεβρας

Γραµµική Αλγεβρα. Ενότητα 3 : ιανυσµατικοί Χώροι και Υπόχωροι. Ευστράτιος Γαλλόπουλος Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Ασκήσεις4 48. P AP τριγωνικό. Αφού δείξτε ότι ο A δεν είναι διαγωνίσιμος, βρείτε αντιστρέψιμο A 1 3 1

1 ιαδικασία διαγωνιοποίησης

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ Εξέταση Σεπτεμβρίου Ι. Λυχναρόπουλος

1 x x x x 1 x x x x 1 x x x x 1 (10) B 2, B 1. (10)

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΣΤΗΝ «ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ» ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ : ΠΛΗ12 «ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι» Επαναληπτική Τελική Εξέταση 16 Ιουλίου 2003

, ορίζουμε deta = ad bc. Πρόταση Ένας πίνακας Α είναι αντιστρέψιμος τότε και μόνο αν deta 0.

Τμήμα Μηχανικών Οικονομίας και Διοίκησης Εφαρμοσμένη Θεωρία Πινάκων. Quiz 2. Σύντομες Λύσεις

ΛΥΣΕΙΣ ΦΥΛΛΑΔΙΟΥ 6 / ΠΟΛΙΤΙΚΟΙ ΜΗΧΑΝΙΚΟΙ Γραμμικές απεικονίσεις, Αλλαγή βάσης, Ιδιοτιμές, Ιδιοδιανύσματα

Γραμμική Άλγεβρα II Εαρινό εξάμηνο

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

Ασκήσεις6 Διαγωνοποίηση Ερμιτιανών Πινάκων

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 10ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Ιδιοτιμές - Ιδιοδιανύσματα

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΡΓΑΣΙΑ 2 η Ημερομηνία Αποστολής στον Φοιτητή: 28 Νοεμβρίου 2011

Γραμμική Άλγεβρα ΙΙ Εξέταση Σεπτεμβρίου Όνομα συνοπτικές ενδεικτικές λύσεις

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΤΕΛΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ 3 Ιουλίου 2010

Γραμμική Άλγεβρα Ι,

Διανύσµατα στο επίπεδο

Γραμμική Άλγεβρα Ι Εξέταση Φεβρουαρίου. Επώνυμο. Όνομα. ΑΜ (13 ψηφία) Σύνολο

= 7. Στο σημείο αυτό θα υπενθυμίσουμε κάποιες βασικές ιδιότητες του μετασχηματισμού Laplace, δηλαδή τις

Παραδείγματα Απαλοιφή Gauss Απαλοιφή Gauss-Jordan Παραγοντοποίηση LU, LDU

Κεφάλαιο 7 Βάσεις και ιάσταση

Παραδείγματα (1 ο σετ) Διανυσματικοί Χώροι

Παραδείγματα Απαλοιφή Gauss Απαλοιφή Gauss Jordan

1. a. Έστω b. Να βρεθούν οι ιδιοτιμές και τα ιδιοδιανύσματα του A Έστω A και ( x) [ x]

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥ ΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι ΕΡΓΑΣΙΑ 6 ΛΥΣΕΙΣ

Θέμα 1. που. . Δηλαδή ο υπόχωρος V είναι το. Απάντηση 1α) ii)παρατηρούμε οτι

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 10ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Γραμμικοί Μετασχηματισμοί

Περιεχόμενα. Πρόλογος 3

1. Για καθένα από τους ακόλουθους διανυσματικούς χώρους βρείτε μια βάση και τη διάσταση. 3. U x y z x y z x y. {(,, ) } a b. c d

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΡΓΑΣΙΑ 1 η Ημερομηνία Αποστολής στον Φοιτητή: 17 Οκτωβρίου 2011

AX=B (S) A A X=A B I X=A B X=A B I X=A B X=A B X=A B X X

Μία απεικόνιση από ένα διανυσματικό χώρο V στον εαυτό του, L : V V την ονομάζουμε γραμμικό τελεστή στο V (ή ενδομορφισμό του V ). Ορισμός. L : V V γρα

Θέμα 1. με επαυξημένο 0 1 1/ 2. πίνακα. και κλιμακωτή μορφή αυτού

Κεφάλαιο 5 Γραμμικοί Μετασχηματισμοί

Ασκήσεις6 Το σύνηθες εσωτερικό γινόμενο στο

2 3x 5x x

Ασκήσεις2 8. ; Αληθεύει ότι το (1, 0, 1, 2) είναι ιδιοδιάνυσμα της f ; b. Να βρεθούν οι ιδιοτιμές και τα ιδιοδιανύσματα της γραμμικής απεικόνισης 3 3

a 11 a 1n b 1 a m1 a mn b n

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

Κεφάλαιο 6 Ιδιοτιµές και Ιδιοδιανύσµατα

Kεφάλαιο 4. Συστήματα διαφορικών εξισώσεων. F : : F = F r, όπου r xy

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ ΙΙ (ΠΕΡΙΤΤΟΙ) Προτεινοµενες Ασκησεις - Φυλλαδιο 3

Έντυπο Yποβολής Αξιολόγησης ΓΕ

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

( A = A = 3 5 A 2 + B 2.

Γραμμική Άλγεβρα II. Ασκήσεις με Υποδείξεις - Απαντήσεις. Περιεχόμενα

βαθμού 1 με A 2. Υπολογίστε τα χαρακτηριστικά και ελάχιστα πολυώνυμα των

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΙΔΙΟΤΙΜΕΣ ΚΑΙ ΙΔΙΟΔΙΑΝΥΣΜΑΤΑ

2x 1 + x 2 x 3 + x 4 = 1. 3x 1 x 2 x 3 +2x 4 = 3 x 1 +2x 2 +6x 3 x 4 = 4

Βάση και Διάσταση Διανυσματικού Χώρου

Ασκήσεις1 Πολυώνυμα. x x c. με το. b. Να βρεθούν όλες οι τιμές των a, Να βρεθεί ο μκδ και το εκπ τους

A B. (f; B) = f(x 1 ) = a 11 x 1 + a k1 x k + 0.x k x n f(x 2 ) = a 12 x 1 + a k2 x k + 0.x k x n

{ } ΠΛΗ 12: ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΤΗ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι 2 η ΓΡΑΠΤΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Απαντήσεις. 1. (15 µονάδες)

ΣΧΟΛΗ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2004 Θέμα 1 ο. 4

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΟ ΠΟΛΥΩΝΥΜΟ ΠΙΝΑΚΑ: Έστω Α ένας n nπίνακας επί ενός σώματος F. Για χ στο F, ορίζεται το πολυώνυμο ( ως προς χ ) : h ( x) = det( A- xi ).

ΚΕΦ.6:ΤΕΤΡΑΓΩΝΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ. ΣΥΜΜΕΤΡΙΚΟΙ ΠΙΝΑΚΕΣ

Transcript:

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ -ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ Λύσεις των Θεμάτων της Εξέτασης Σεπτεμβρίου 00 στο μάθημα: «Γραμμική Άλγεβρα» (ΗΥ9) Ηράκλειο, Αυγούστου 00 Θέμα. (μονάδες.5) α) [μονάδες: 0.5] Υπολογίστε την ορίζουσα του παρακάτω πίνακα συναρτήσει της παραμέτρου α 0 A = α 5 4 β) [μονάδες: 0.] Για ποιες τιμές της παραμέτρου α ο πίνακας είναι αντιστρέψιμος; γ) [μονάδες:.0] Επιλέξτε στην τύχη μια από τις τιμές του α που βρήκατε στο ερώτημα (β), και υπολογίστε τον αντίστροφο του A γι αυτή την τιμή. δ) [μονάδες: 0.5] Χρησιμοποιήστε την τιμή του α που επιλέξατε στο ερώτημα (γ) και βρείτε τη λύση του συστήματος Ax = b, όπου b = (,, ). ε) [μονάδες:.] Εφαρμόστε απαλοιφή Gauss για να λύσετε το σύστημα Ax = b, όπου b = (,, ), για τις τιμές (ή τιμή) του α για τις οποίες (ή οποία) ο A είναι μηαντιστρέψιμος. (Σημείωση: να διακρίνετε τις βασικές μεταβλητές και τις ελεύθερες μεταβλητές πριν κάνετε ανάδρομη αντικατάσταση). Βρείτε τη λύση του αντίστοιχου ομογενούς συστήματος Ax = 0, χωρίς να το επιλύσετε; 0 5 α α) det A = α 5 = + = 8 + (4 + α) = 6 + 4α 4 4 β) Ο A είναι αντιστρέψιμος αν και μόνο αν det A 0 δηλ. ανν 6 + 4α 0 α 4 γ) Επιλέγω στην τύχη ένα πραγματικό αριθμό α 4. Έστω α = Εφαρμόζοντας τη διαδικασία απαλοιφής Gauss-Jordan έχουμε: 0 0 0 = 5 0 0 4 0 0 [ A I ] εναλλαγή 5 0 0 0 0 0 4 0 0 5 0 0 0 0 0 0 8 0 5 0 0 0 0 0 0 0 4 (/ ) ( 5/ 4)

0 5/ / 5/4 0 0 / 0 0 4 0 0 7/ / /4 0 0 / 0 0 4 ( /4) 0 0 7/ / /4 0 0 / = I A 0 0 / / /4 7/ / /4 Επομένως: A = / / / /4 δ) Αφού det A 0, το σύστημα Ax = b έχει μοναδική λύση τη x = A b, δηλαδή 7 + + 7/ / /4 / x / x = = + + x = 0 / / /4 / 0 ε) Για α = 4, έχουμε: A = 4 5. 4 Για να βρούμε τη λύση του Ax = b εφαρμόζουμε απαλοιφή Gauss: 0 Ab = 4 5 4 4 5 0 4 εναλλαγή 4 5 0 4 0 4 8 4 4 5 0 = U d 0 0 0 0 4 5 x Ax = b Ux = d 0 y= 0 0 0 z 0 Βασικές μεταβλητές: x, y (αντιστοιχούν στις στήλες του U που έχουν τους οδηγούς) Ελεύθερη μεταβλητή: z (αντιστοιχούν στις στήλες του U που δεν έχουν οδηγούς) Ανάδρομη αντικατάσταση: η εξίσωση: 0x + 0y+ 0z = 0 που ισχύει ( xyz,, ) η εξίσωση: y+ z = y = z η εξίσωση: x 4 y 5z = x 4( z) 5z = x = z

Άρα, το Ax = b γράφεται και ως: έχει άπειρες λύσεις της μορφής: x = + z 0 γενική λύση του Ax= 0, με z z x = z, με z, η οποία z Από αυτή τη μορφή προκύπτει ότι το αντίστοιχο ομογενές σύστημα Ax = 0 άπειρες λύσεις της μορφής: x = z, με z έχει Θέμα. (μονάδες.0) 7 9 Η τάξη ενός πίνακα A είναι ra= ( ) 4. Απαντήστε στα παρακάτω αιτιολογώντας τις απαντήσεις σας: α) [μονάδες: 0.5]. Πόσες μηδενικές γραμμές θα έχει ο κλιμακωτός πίνακας U που προκύπτει από τον A κάνοντας απαλοιφές μεταξύ γραμμών; β) [μονάδες: 0.5]. Πόσες βασικές και πόσες ελεύθερες μεταβλητές θα έχετε σε ένα συγκεκριμένο σύστημα Ax = b ; γ) [μονάδες: 0.5]. Πόσες λύσεις έχει το ομογενές σύστημα Ax = 0 ; δ) [μονάδες: 0.5]. Τι συμπεράσματα μπορείτε να εξάγετε για το πλήθος των λύσεων ενός συστήματος Ax = b, με b 0. ε) [μονάδες: 0.5]. Ποια είναι η διάσταση του μηδενοχώρου και ποια η διάσταση του χώρου στηλών του A; στ) [μονάδες: 0.5]. Είναι οι στήλες του A γραμμικώς εξαρτημένα ή γραμμικώς ανεξάρτητα διανύσματα; ζ) [μονάδες: 0.5]. Αν ο A είναι ο πίνακας μιας γραμμικής απεικόνισης k p f :, τότε ποια είναι τα k και p ; η) [μονάδες: 0.5]. Η απεικόνιση του προηγούμενου ερωτήματος είναι «-» ή/και «επί»; Έχουμε: [πλήθος γραμμών του A] = m = 7, [πλήθος στηλών του A] = n = 9 α) Επειδή ra= ( ) [πλήθος μη-μηδενικών γραμμών του U ], ο U θα έχει 4 μημηδενικές γραμμές και άρα, m 4 = 7 4 = μηδενικές γραμμές. β) Έχουμε: [πλήθος βασικών μεταβλητών] = ra ( ) = 4 και [πλήθος ελεύθερων μεταβλητών] = n r( A) = 9 4 = 5 Άρα, 4 βασικές και 5 ελεύθερες μεταβλητές

γ) Επειδή ra ( ) n, το ομογενές σύστημα Ax = 0 έχει άπειρες λύσεις. ( ος τρόπος: Γενικά, ένα ομογενές σύστημα μπορεί είτε να έχει μοναδική λύση τη x = 0, είτε να έχει άπειρες λύσεις. Εδώ το ομογενές σύστημα Ax = 0 έχει 7 εξισώσεις και 9 αγνώστους, δηλαδή λιγότερες εξισώσεις από αγνώστους. Άρα δεν μπορεί να έχει μοναδική λύση. Επομένως, θα έχει άπειρες). δ) Επειδή ra ( ) nτο σύστημα Ax = b έχει ελεύθερες μεταβλητές και άρα δεν μπορεί να έχει μοναδική λύση. Επιπλέον έχουμε ra ( ) < m και επομένως, το σύστημα μπορεί είτε να μην έχει λύση, είτε να έχει άπειρες [για συγκεκριμένο πίνακα A αυτό εξαρτάται από το αν το b R ( A) ]. ε) Για το μηδενόχωρο έχουμε: dim N ( A) = n r( A) = 9 4 = 5 Για το χώρο στηλών έχουμε: dim R ( A) = ra ( ) = 4 στ) Επειδή ra ( ) n, οι στήλες του A είναι γραμμικώς εξαρτημένα διανύσματα k p k ζ) Αν A ο πίνακας της γραμμικής απεικόνισης f :, τότε για κάθε x θα πρέπει να ορίζεται το γινόμενο Ax p p k και να είναι ( Ax). Δηλαδή A. Άρα p = 7 και k = 9. η) Ξέρουμε ότι {η f είναι «-»} ra ( ) = n. Εδώ έχουμε ra ( ) = 4 9= nκαι άρα η f δεν είναι «-». Επίσης, ξέρουμε ότι {η f είναι «επί»} ra ( ) = m. Εδώ έχουμε ra ( ) = 4 7= mκαι άρα η f δεν είναι «επί». Θέμα. (μονάδες.0) Έστω ο πραγματικός διανυσματικός υπόχωρος V = v, v, v, v 4 του με v = (0,, ), v = (,, ), v = (,, ), v 4 = (,,). Δηλαδή ο V παράγεται από τα διανύσματα v, v, v, v. 4 α) [μονάδες:.0]. Βρείτε μια βάση του V και τη διάσταση του. Τι παριστάνει γεωμετρικά ο χώρος V ; β) [μονάδες:.0]. Μπορείτε να γράψετε το V στη μορφή { (,, ) \ α β γ 0 } V = x y z x+ y+ z = ; Αν ναι, τότε να βρεθούν οι πραγματικοί αριθμοί α, β, γ. α) Σχηματίζουμε τον πίνακα A με στήλες τα v, v, v, v. Δηλαδή: 4 0 A =. Δηλαδή, o V ταυτίζεται με το χώρο στηλών του A. Δηλαδή, V R ( A) 4

Έπειτα, βρίσκουμε τον αντίστοιχο κλιμακωτό πίνακα: 0 A = εναλλαγή 0 0 ( ) 0 0 = U 0 0 0 0 Επομένως, έχουμε ra= ( ) (= πλήθος μη-μηδενικών γραμμών του U ) Άρα, dim R ( A) = dimv = 0 {μια βάση του V } = {μια βάση του R ( A) } = { v, v} =, (δηλ. οι στήλες του A που αντιστοιχούν στις στήλες του U που έχουν τους οδηγούς) Ο V είναι υπόχωρος του και έχει διάσταση. Άρα, γεωμετρικά παριστάνει ένα επίπεδο στον που περνάει από το (0,0,0). Συγκεκριμένα, είναι το επίπεδο που ορίζεται από τα σημεία 0,v και v, δηλαδή από τα σημεία: (0,0,0), (0,, ) και (,, ). β) Ο V μπορεί να γραφτεί στη μορφή: V = {( x, y, z) \ αx+ βy+ γz = 0} διότι παριστάνει ένα επίπεδο στον που περνάει από το (0,0,0). Επειδή περνά και από τα (0,, ) και (,,) θα πρέπει: α α 0+ β + γ ( ) = 0 β γ 0 0 0 ( ) 0 } = { 0 } β = α + β + γ = α β + γ = γ 0 Όμως, 0 εναλλαγή 0 Βασικές μεταβλητές: α, β Ελεύθερη μεταβλητή: γ Ανάδρομη αντικατάσταση: η εξίσωση: β γ = 0 β = γ η εξίσωση: α β + γ = 0 α γ + γ = 0 α = γ Άρα, το ζητούμενο επίπεδο έχει εξίσωση: γ x+ y+ z = 0 x+ y+ z = 0 x+ y+ z = 0 5

δηλαδή, V = {( x, y, z) \ x+ y+ z = 0} Θέμα 4. (μονάδες.5) 4 α) [μονάδες: 0.5] Έστω ο πίνακας A με A =. Να βρεθούν το χαρακτηριστικό πολυώνυμο X A( λ ) και οι ιδιοτιμές του Α. β) [μονάδες:.0] Δείξτε ότι ο Α διαγωνιοποιείται και βρείτε ένα πίνακα P που το διαγωνιοποιεί, καθώς και τον αντίστοιχο διαγώνιο D. γ) [μονάδες:.0] Χρησιμοποιώντας τους πίνακες που βρήκατε στο ερώτημα (β), να 00 βρεθεί ο A. α) λ 4 XA( λ) = det( A λi) = = ( λ)( λ) + 4= λ λ λ ± 4( ) ± 9 X A( λ) = 0 λ λ = 0 λ = λ = ± λ = λ = λ = Επομένως, οι ιδιοτιμές του A είναι οι: λ = & λ = β) Ο A διαγωνιοποιείται γιατί είναι και έχει διαφορετικές μεταξύ τους ιδιοτιμές. Για την ιδιοτιμή λ =, έχουμε: A λ 4 I= A I = 4 Άρα: ( A λ 4 0 I) x = 0 x = x 4y = 0 x = 4y 4 y 0 Άρα, ο ιδιόχωρος V ( A ) έχει διανύσματα της μορφής: x = 4 y y δηλ. x = y 4, y και άρα: B = {μια βάση του ( ) ------------------------------------------------------------ Για την ιδιοτιμή λ =, έχουμε: A λ 4 4 I= A+ I = 6 V A } { 4 } =

Άρα: ( A λ 4 4 0 I) x = 0 x = x y = 0 x = y y 0 Άρα, ο ιδιόχωρος V ( A) έχει διανύσματα της μορφής: x = y y δηλ. x = y, y και άρα: B = {μια βάση του V ( A) -------------------------------------------------------------------- { } Έστω το σύνολο B B 4 B, = = } { } = Ένας πίνακας που διαγωνιοποιεί τον A είναι ο P = 4 (ο πίνακας με στήλες τα διανύσματα του B) και ο αντίστοιχος διαγώνιος που είναι όμοιος με τον A μέσω της σχέσης A = PDP είναι ο D = 0 0 (ο πίνακας με τις ιδιοτιμές στη διαγώνιο τοποθετημένες με την ίδια σειρά που είναι τα αντίστοιχα ιδιοδιανύσματα στον P ). 00 00 00 γ) Ο A μπορεί να υπολογιστεί από τη σχέση: A = PD P. Έχουμε: 00 00 00 0 D = 0 00 0 ( ) = 0 Ο P είναι ένας αντιστρέψιμος πίνακας, οπότε χρησιμοποιώντας τη γενική σχέση: a b d b P= P c d = det P c a προκύπτει ότι P / / = P = 4 4 / 4/ Άρα: A 00 00 0 4 0 / / = = / / / 4/ 00 = 0 / 4/ 0 0 4 = 00 00 4 7