Seminar Algebra. det(a λi 3 ) = 0

Σχετικά έγγραφα
Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

2 Transformări liniare între spaţii finit dimensionale

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

1. Sisteme de ecuaţii liniare Definiţia 1.1. Fie K un corp comutativ. 1) Prin sistem de m ecuaţii liniare cu n necunoscute X 1,...

1.3 Baza a unui spaţiu vectorial. Dimensiune

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Spatii liniare. Exemple Subspaţiu liniar Acoperire (înfăşurătoare) liniară. Mulţime infinită liniar independentă

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Curs 4 Serii de numere reale

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

1.4 Schimbarea bazei unui spaţiu vectorial

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

Lectia VI Structura de spatiu an E 3. Dreapta si planul ca subspatii ane

Curs 1 Şiruri de numere reale

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Algebra si Geometrie Seminar 7

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

Matrici şi sisteme de ecuaţii liniare

Sala: Octombrie 2014 SEMINAR 1: ALGEBRĂ. este un Q-spaţiu vectorial, faţă de operaţiile uzuale de adunare şi înmulţire cu un număr raţional.

Curs 2 Şiruri de numere reale

Sala: 2103 Octombrie 2014 CURS 1: ALGEBRĂ. Fie K corp comutativ cu elementul neutru la înmulţire notat prin 1 iar 0 la adunare.

Concurs MATE-INFO UBB, 1 aprilie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Esalonul Redus pe Linii (ERL). Subspatii.

2.9 Forme biafine Forme pătratice afine. Aducerea la forma canonică Centre de simetrie Varietăţi pătratice...

Lucian Maticiuc CURS I II. 1 Matrice şi determinanţi. Sisteme de ecuaţii liniare. 1.1 Matrice şi determinanţi

Matrice. Determinanti. Sisteme liniare

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

CURS 5 Spaţii liniare. Spaţiul liniar R n

Tranzistoare bipolare şi cu efect de câmp

CURS 11: ALGEBRĂ Spaţii liniare euclidiene. Produs scalar real. Spaţiu euclidian. Produs scalar complex. Spaţiu unitar. Noţiunea de normă.

Sisteme de ecuaţii diferenţiale

Gheorghe PROCOPIUC PROBLEME DE ALGEBRĂ LINIARĂ GEOMETRIE

Orice izometrie f : (X, d 1 ) (Y, d 2 ) este un homeomorfism. (Y = f(x)).

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

CURS XI XII SINTEZĂ. 1 Algebra vectorială a vectorilor liberi

Lectia IV Produsul vectorial a doi vectori liberi

Algebră liniară CAPITOLUL 1

Cursul Măsuri reale. D.Rusu, Teoria măsurii şi integrala Lebesgue 15

OANA CONSTANTINESCU. ( a carei ecuatie matriceala este data in raport cu un reper cartezian R = {O; ē 1,, ē n }.

CAPITOLUL 4 FUNCŢIONALE LINIARE, BILINIARE ŞI PĂTRATICE

Integrala nedefinită (primitive)

Nicolae Cotfas ELEMENTE DE EDITURA UNIVERSITĂŢII DIN BUCUREŞTI

EDITURA PARALELA 45 MATEMATICĂ DE EXCELENŢĂ. Clasa a X-a Ediţia a II-a, revizuită. pentru concursuri, olimpiade şi centre de excelenţă

6 n=1. cos 2n. 6 n=1. n=1. este CONV (fiind seria armonică pentru α = 6 > 1), rezultă

Conice - Câteva proprietǎţi elementare

Ion CRĂCIUN CAPITOLE DE MATEMATICI SPECIALE EDITURA PIM

Lectia VII Dreapta si planul

* K. toate K. circuitului. portile. Considerând această sumă pentru toate rezistoarele 2. = sl I K I K. toate rez. Pentru o bobină: U * toate I K K 1

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

Activitatea A5. Introducerea unor module specifice de pregătire a studenţilor în vederea asigurării de şanse egale

Examen AG. Student:... Grupa: ianuarie 2016

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

Algebră liniară CAPITOLUL 3

Spaţii vectoriale. Definiţia 1.1. Fie (K, +, ) un corp şi (V, +) un grup abelian.

, m ecuańii, n necunoscute;

Criptosisteme cu cheie publică III

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Ecuatii exponentiale. Ecuatia ce contine variabila necunoscuta la exponentul puterii se numeste ecuatie exponentiala. a x = b, (1)

Sisteme liniare - metode directe

Ariadna Lucia Pletea Adrian Corduneanu Mircea Lupan LECŢII DE ALGEBRĂ LINIARĂ

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

ELEMENTE DE GEOMETRIA COMPUTAŢIONALĂ A CURBELOR Interpolare cu ajutorul funcţiilor polinomiale

3. Vectori şi valori proprii

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

SEMINARUL 3. Cap. II Serii de numere reale. asociat seriei. (3n 5)(3n 2) + 1. (3n 2)(3n+1) (3n 2) (3n + 1) = a

INTERPOLARE. y i L i (x). L(x) = i=0

Laborator 6. Integrarea ecuaţiilor diferenţiale

Vladimir BALAN. Algebră Liniară, Geometrie Analitică, şi Elemente de Geometrie Diferenţială. Student Web Copy. = Bucureşti 2011 =

CONCURS DE ADMITERE, 17 iulie 2017 Proba scrisă la MATEMATICĂ

Vectori liberi Produs scalar Produs vectorial Produsul mixt. 1 Vectori liberi. 2 Produs scalar. 3 Produs vectorial. 4 Produsul mixt.

Contract POSDRU/86/1.2/S/ POSDRU ID * Bucureşti 2012

z a + c 0 + c 1 (z a)

1 Preliminarii. M 3, (a b) c = a (b c) (notăm a b c, obţinând astfel şi x 1 x 2... x n

Cursul de recuperare Algebra. v n. daca in schimb exista coecienti λ 1, λ 2,..., λ n nu toti nuli care satisfac relatia (1), de exemplu λ i 0 = A =

Capitolul 4. Integrale improprii Integrale cu limite de integrare infinite

Puncte de extrem pentru funcţii reale de mai multe variabile reale.

Algebra si Geometrie Seminar 9

Toate subiectele sunt obligatorii. Timpul de lucru efectiv este de 3 ore. Se acordă din oficiu 10 puncte. SUBIECTUL I.

APLICAŢII ALE CALCULULUI DIFERENŢIAL. Material pentru uzul studenţilor de la FACULTATEA DE

ALGEBRĂ LINIARĂ, GEOMETRIE ANALITICĂ ŞI GEOMETRIE. Teorie şi probleme

Lectia III Produsul scalar a doi vectori liberi

O generalizare a unei probleme de algebră dată la Olimpiada de Matematică, faza judeţeană, 2013

ELEMENTE DE GEOMETRIE. Dorel Fetcu

2.3 Geometria analitică liniarăînspaţiu

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

Rădăcini primitive modulo n

Adriana-Ioana Lefter DIFERENŢIALE) Anul I, Facultatea de Chimie Note de curs

Criterii de comutativitate a grupurilor

Transcript:

Rezolvari ale unor probleme propuse "Matematica const în a dovedi ceea ce este evident în cel mai puµin evident mod." George Polya P/Seminar Valori si vectori proprii : Solutie: ( ) a) A = Valorile proprii: se aa rezolvand ecuatia caracteristica: det(a λi 2 ) = se obtine: λ =, λ 2 =, asadar avem o valoare proprie λ = cu ordinul de multiplicitate 2 Subspatiul propriu corespunzator λ = este: S λ= = {v R 2 : Av = v} adica multimea care contine toti vectorii proprii corespunzatori valorii proprii λ =. ( x Notam v = si rezolvam sistemul rezultat: y) { x + y = x y = y obtinem un sistem compatibil nedeterminat cu solutia de forma v = (α, ), α R. Asadar S λ = {α(, ) : α R} este un subspatiu vectorial al lui R 2 de dimensiune. b) A = 2 5 4 Valorile proprii: se aa rezolvand ecuatia caracteristica: care conduce la: det(a λi ) = λ + 4λ 2 5λ + 2 =. Se obtine: λ = 2, λ 2 =, λ =, asadar avem o valoare proprie λ = 2 cu ordinul de multiplicitate si alta λ = cu ordinul de multiplicitate 2. Subspatiul propriu corespunzator λ = 2 este: S 2 = {v R : Av = 2 v}

adica multimea care contine toti vectorii proprii corespunzatori valorii proprii λ = 2. Notam v = x y si rezolvam sistemul rezultat din: z (. A 2 I )v = obtinem un sistem compatibil nedeterminat cu solutia de forma ( α 4, α 2, α), α R. Asadar S λ = {α( 4, 2, ) : α R} este un subspatiu vectorial al lui R de dimensiune. Subspatiul propriu corespunzator λ = este: si rezolvam sistemul rezultat din: Ṣ = {v R : Av = v} (A I )v = Obtinem un sistem compatibil nedeterminat cu solutia de forma (α, α, α), α R. Asadar S λ = {α(,, ) : α R} este un subspatiu vectorial al lui R de dimensiune. P2/Seminar Valori si vectori proprii : Solutie: a) f : R R, f(x, y, z) = (x 2y 2z, x + 4y + 2z, x 2y) Valorile proprii corespunzatoare operatorului liniar f coincid cu valorile proprii corespunzatoare matricei atasate lui f intr-o baza oarecare, prin urmare vom alege baza canonica pentru a simplica calculele. Observam: 2 2 [f] Bc = 4 2 2 2 2 si pentru matricea A = 4 2 se parcurg pasii de la problema 2 anterioara. Subspatiile proprii corespunzatoare matricelor atasate relativ la diverse baze nu sunt identice dar sunt izomorfe b) Nu cunoastem expresia analitica a lui f dar stim matricea asociata in baza B. Evident vom utiliza aceasta matrice pentru a determina valorile si subspatiile sale proprii. c) Conform celor discutate mai sus ar ideal sa putem aa matricea atasata lui f relativ la o baza. Tot ce stim este ca:

f : M 2, (R) M 2, (R) are proprietatile: ( ) ( ) ( ) f =, f = 2 2 ( 2 4 Metoda : ( ) ( ) Notam A = si A 2 = si aratam ca formeaza o baza in 2 spatiul M 2, (R). Notam B = {A, A 2 } si aam [f] B. Pentru aceasta este nevoie sa exprimam cele doua valori ale functiei in raport cu A si A 2 : ( ) = 2A 2 + 2A 2 ( ) 2 = 8A 4 + 6A 2 deci: [f] B = ( ) 2 8 2 6 etc. Metoda 2: Se determina [f] Bc traducand ( cele ) doua relatii ( ) de mai sus in functie de vectorii bazei canonice E = si E 2 = : ). si Deoarece f este liniara se obtine: f(e E 2 ) = 2E 2 f(e 2E 2 ) = 2E 4E 2 f(e ) f(e 2 ) = 2E 2 f(e ) 2f(E 2 ) = 2E 4E 2 care este un sistem in necunoscutele f(e ) si f(e 2 ). Se rezolva sistemul si se obtine: f(e ) = 2E f(e 2 ) = 2E + 2E ( ) 2 2 2 prin urmare [f] Bc =, etc. 2 P4/Seminar Valori si vectori proprii : Solutie: Pentru a studia daca matricea A = 4 4 4 este diagonalizabila vom utiliza teorema de diagonalizare considerand ca orice matrice de ordin genereaza un operator liniar peste spatiul vectorial real R prin f(v) = A v. Asadar va trebui sa aratam ca toate valorile

sale proprii sunt reale si ca multiplicitatile algebrice coincid cu dimensiunile subspatiilor proprii corespunzatoare. Ecuatia caracteristica va : λ + 2λ 2 45λ + 54 = Incercam sa ghicim o radacina folosind Teorema lui Bezout, deci vericam daca divizori ai lui 54 verica ecuatia. Gasim λ = e solutie apoi impartim polinomul la λ si gasim si celelate solutii λ 2 = si λ = 6. Asadar λ = este o valoare proprie cu ordinul de multiplicitate m λ = 2 si λ = 6 are ordinul de multiplicitate m λ =. Se verica λ, λ 2, λ K = R. Pentru λ = λ 2 = subspatiul propriu este: S = {v R : Av = v} care conduce la un sistem compatibil nedeterminat (ind omogen) cu solutia ( α β, β, α), unde α, β R. Deci: S = {α(,, ) + β(,, ) : α, β R} este un subspatiu 2-dimensional deoarece cei doi vectori (,, ) si (,, ) care il genereaza sunt liniar independenti (exercitiu). Se verica: 2 = m λ = dim S λ Pentru λ = subspatiul propriu este: S = {v R : Av = v} care conduce la un sistem compatibil nedeterminat cu solutia (α, α, α), unde α R. Deci: S = {α(,, ) : α R} este un subspatiu -dimensional. Se verica: = m λ = dim S λ In concluzie conditiile teoremei de diagonalizare a unui operator liniar (matrice) sunt vericate si A este diagonalizabila. Aplicand teoria stim ca matricea diagonala despre care este vorba se obtine asezand valorile proprii pe diagonala: D = 6 iar matricea P care realizeaza aceasta diagonalizare se obtine asezand pe coloane vectorii celor doua baze ale subspatiilor proprii: P = in asa fel incat sa corespunda cu ordinea valorilor proprii.

Se poate verica relatia: A = P DP Utilizam acum faptul ca matricea A este diagonalizabila pentru a calcula A 26 : A 26 = (P DP ) 26 = P D 26 P = P 26 26 P = etc 6 26 Putem aa A e folosind relatia de diagonalizare si atunci A = P D P e folosind teorema Cayley-Hamilton care spune ca orice matrice verica ecuatia sa caracteristica. Adica in cazul nostru are loc ecuatia: A + 2A 2 45A + 54I = O Inmultim aceasta ecuatie cu A si obtinem: adica: A 2 + 2A 45I + 54A = O A = 54 (A2 2A + 45I ) P5/Seminar Valori si vectori proprii : Studiem daca operatorul f(x, x 2 ) = ( x x, x + 2x 2 + x, x x ) este diagonalizabil. Stim ca este sucient sa traducem totul in limbaj matricial, asadar consideram matricea atasata lui f relativ la baza canonica: A = [f] Bc = 2 este diagonal- Operatorul f este diagonalizabil daca si numai daca [f] Bc izabila Ecuatia caracteristica este: cu solutiile λ = 4 si λ 2 = λ = 2 pentru λ = 4 se obtine: pentru λ 2 = 2 se obtine: λ + 2λ 6 = S 4 = {α(,, ) : α R} S 2 = {α(,, ) + β(,, ) : α, β R} Se verica apoi ca toate conditiile teoremei de diagonalizare sunt indeplinite. Prin urmare f este diagonalizabil.

O baza in care f are forma diagonala se obtine din vectorii care genereaza cele doua subspatii proprii: B = {v = (,, ), v 2 = (,, ), v = (,, )} iar in aceasta baza matricea asociata este urmatoarea matrice diagonala: D = [f] B = 4 2 2 in care valorile proprii sunt in asa fel asezate incat sa corespunda vectorilor care formeaza baza. P5Seminar Unghiuri si Ortogonalitate Solutie: a) f : R R, f(x, x 2, x ) = 2x x 2 2x 2 x + 2x x. Putem considera, fara a restrange generalitatea, ca expresia lui f este data relativ la baza canonica B c din R, adica: f(x, x 2, x ) = (x, x 2, x ) A x x 2 x unde A = (a ij ) este matricea formei biliniare din care provine f in baza B c. Relatia de mai sus se scrie: f(x, x 2, x ) = a x 2 + a 22 x 2 2 + a x 2 + 2a 2 x x 2 + 2a 2 x 2 x + 2a x x pentru ca A este simetrica si deci a 2 = a 2, a = a, a 2 = a 2. Daca egalam cele doua expresii ale lui f gasim: a =, a 22 =, a = si 2a 2 = 2, 2a 2 = 2 ai 2a = 2, deci matricea A cautata este: A =. Vom aa forma canonica a formei patratice f folosind Metoda valorilor proprii: determinam valorile proprii ale lui A si ecuatia caracteristica: λ λ λ = are solutiile λ = λ 2 = si λ = 2. pentru λ = rezolvam sistemul (A I )v = si obtinem subspatiul propriu: S λ = {(α + β, α, β) = α(,, ) + β(,, ) : α, β R} care va avea o baza B = {(,, ), (,, )}

pentru λ = 2 rezolvam sistemul (A + 2I )v = si obtinem subspatiul propriu: S λ = {( α, α, α) = α(,, ) : α R} care va avea o baza B = {(,, )} Observatie: Forma canonica redusa va obtinuta utilizand valorile proprii ca si coecienti, deci: f(z, z 2, z ) = z 2 + z2 2 2 z2 dar pentru a aa o baza relativ la care f admite aceasta scriere este nevoie sa transformam baza B B intr-o baza ortonormata! Realizam acest lucru in urmatorii pasi vectorul (,, ) este deja ortogonal pe vectorii bazei B ca o proprietate a vectorilor proprii (pentru o matrice simetrica vectorii proprii corespunzatori valorilor proprii distincte sunt ortogonali), asadar partea cu ortogonalitatea este deja rezolvata. Va trebui doar sa il transformam intr-un vector de lungime, ceea ce realizeaza prin impartire la norma: e = (,,) (,,) = (,,) = (,, ) Vectorii v = (,, ) si v 2 = (,, ) ai bazei B ii vom ortonorma cu ajutorul procedeului Gram-Schmidt: e = v (,, ) = v 2 si: e 2 = u 2 u 2 unde: u 2 = v 2 v 2, v v, v v Prin calcul u 2 = (,, ) 2 (,, ) = ( 2, 2, ) apoi e 2 = ( Prin urmare am obtinut baza: { ( ) ( ) ( 6 6 6 e = 2,,, e 2 = 2 6, 6,, e =, in care f admite forma canonica redusa. 6 6, 6 6, 6 ), b) f : R R, f(x, x 2, x ) = 5x 2 4x x 2 4x x + 6x 2 2 + 4x2. Se lucreaza analog si se obtine: 5 2 2 A = 2 6 2 4 si valorile proprii λ = 2, λ 2 = 5, λ = 8. Subspatiile proprii corespunzatoare sunt: S 2 = {α(,, ) : α R} 2 ) }

S 5 = {α(, 2, 2) : α R} S 8 = {α(,, 2 ) : α R} Pentru a obtine baza in care f are scrierea: f(z, z 2, z ) = 2 z 2 + 5 z 2 2 + 8 z 2 se impart cei trei vectori care genereaza ecare subspatiu propriu la norma lor se se obtin trei vectori ortogonali si de norma dupa impartire.