V: Pro nulový prvek o lineárního prostoru L platí vlastnosti:

Podobné dokumenty
1 Báze a dimenze vektorového prostoru 1

Základní pojmy teorie množin Vektorové prostory

Matice. Je dána matice A R m,n, pak máme zobrazení A : R n R m.

ftp://math.feld.cvut.cz/pub/olsak/linal/

z textu Lineární algebra

Vektorový prostor. Př.1. R 2 ; R 3 ; R n Dvě operace v R n : u + v = (u 1 + v 1,...u n + v n ), V (E 3 )...množina vektorů v E 3,

Vektorové podprostory, lineární nezávislost, báze, dimenze a souřadnice

V předchozí kapitole jsme podstatným způsobem rozšířili naši představu o tom, co je to číslo. Nadále jsou pro nás důležité především vlastnosti

x 2 = a 2 + tv 2 tedy (a 1, a 2 ) T + [(v 1, v 2 )] T A + V Příklad. U = R n neprázdná množina řešení soustavy Ax = b.

DEFINICE Z LINEÁRNÍ ALGEBRY

ALGEBRA. Téma 5: Vektorové prostory

1 Vektorové prostory.

MATICE. a 11 a 12 a 1n a 21 a 22 a 2n A = = [a ij]

Lineární algebra Eva Ondráčková

0.1 Úvod do lineární algebry

maticeteorie 1. Matice A je typu 2 4, matice B je typu 4 3. Jakých rozměrů musí být matice X, aby se dala provést

Definice. Vektorový prostor V nad tělesem T je množina s operacemi + : V V V, tj. u, v V : u + v V : T V V, tj. ( u V )( a T ) : a u V které splňují

7. Důležité pojmy ve vektorových prostorech

Lineární algebra : Lineární prostor

PROSTORY SE SKALÁRNÍM SOUČINEM. Definice Nechť L je lineární vektorový prostor nad R. Zobrazení L L R splňující vlastnosti

příkladů do cvičení. V textu se objeví i pár detailů, které jsem nestihl (na které jsem zapomněl) a(b u) = (ab) u, u + ( u) = 0 = ( u) + u.

Matematika B101MA1, B101MA2

Lineární zobrazení. 1. A(x y) = A(x) A(y) (vlastnost aditivity) 2. A(α x) = α A(x) (vlastnost homogenity)

Matice. Předpokládejme, že A = (a ij ) je matice typu m n: diagonálou jsou rovny nule.

α 1 α 2 + α 3 = 0 2α 1 + α 2 + α 3 = 0

Matematika B101MA1, B101MA2

7. Lineární vektorové prostory

Matematika (CŽV Kadaň) aneb Úvod do lineární algebry Matice a soustavy rovnic

0.1 Úvod do lineární algebry

Matematická analýza 1

Lineární algebra - I. část (vektory, matice a jejich využití)

VI. Maticový počet. VI.1. Základní operace s maticemi. Definice. Tabulku

Vektory a matice. Obsah. Aplikovaná matematika I. Carl Friedrich Gauss. Základní pojmy a operace

Úvod do lineární algebry

1 Řešení soustav lineárních rovnic

Primitivní funkce a Riemann uv integrál Lineární algebra Taylor uv polynom Extrémy funkcí více prom ˇenných Matematika III Matematika III Program

1 Soustavy lineárních rovnic

6. Vektorový počet Studijní text. 6. Vektorový počet

6.1 Vektorový prostor

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

Lineární algebra Operace s vektory a maticemi

Lineární algebra : Lineární zobrazení

Operace s maticemi. 19. února 2018

6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE

Lineární zobrazení. V prvním z následujících tvrzení navíc uvidíme, že odtud plynou a jsou tedy pak rovněž splněny podmínky:

Operace s maticemi

METRICKÉ A NORMOVANÉ PROSTORY

Matice. Modifikace matic eliminační metodou. α A = α a 2,1, α a 2,2,..., α a 2,n α a m,1, α a m,2,..., α a m,n

Lineární algebra : Metrická geometrie

1 Linearní prostory nad komplexními čísly

transformace je posunutí plus lineární transformace má svou matici vzhledem k homogenním souřadnicím [1]

6 Lineární geometrie. 6.1 Lineární variety

8 Matice a determinanty

Řešení. Hledaná dimenze je (podle definice) rovna hodnosti matice. a a 2 2 1

Poznámka. V některých literaturách se pro označení vektoru také používá symbolu u.

1 Připomenutí vybraných pojmů

EUKLIDOVSKÉ PROSTORY

A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

Eukleidovský prostor a KSS Eukleidovský prostor je bodový prostor, ve kterém je definována vzdálenost dvou bodů (metrika)

Báze a dimenze vektorových prostorů

Teorie informace a kódování (KMI/TIK) Reed-Mullerovy kódy

Necht L je lineární prostor nad R. Operaci : L L R nazýváme

a + b + c = 2 b + c = 1 a b = a 1 2a 1 + a a 3 + a 5 + 2a 2 + a 2 + a

Cvičení z Lineární algebry 1

Katedra aplikované matematiky FEI VŠB Technická univerzita Ostrava luk76/la1

Základy matematiky pro FEK

ALGEBRA. Téma 4: Grupy, okruhy a pole

[1] Vzhledem ke zvolené bázi určujeme souřadnice vektorů...

Lineární algebra : Úvod a opakování

Afinní transformace Stručnější verze

Soustavy. Terminologie. Dva pohledy na soustavu lin. rovnic. Definice: Necht A = (a i,j ) R m,n je matice, b R m,1 je jednosloupcová.

Skalár- veličina určená jedním číselným údajem čas, hmotnost (porovnej životní úroveň, hospodaření firmy, naše poloha podle GPS )

Program SMP pro kombinované studium

Základy maticového počtu Matice, determinant, definitnost

1 Zobrazení 1 ZOBRAZENÍ 1. Zobrazení a algebraické struktury. (a) Ukažte, že zobrazení f : x

15 Maticový a vektorový počet II

Soustavy linea rnı ch rovnic

Četba: Texty o lineární algebře (odkazy na webových stránkách přednášejícího).

Aplikovaná matematika I, NMAF071

Skalární součin dovoluje zavedení metriky v afinním bodovém prostoru, tj. umožňuje nám určovat vzdálenosti, odchylky, obsahy a objemy.

Hisab al-džebr val-muqabala ( Věda o redukci a vzájemném rušení ) Muhammada ibn Músá al-chvárizmího (790? - 850?, Chiva, Bagdád),

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Skalární součin. študenti MFF 15. augusta 2008

Matematika I 12a Euklidovská geometrie

Matematika. Kamila Hasilová. Matematika 1/34

GEOMETRICKÁ ZOBRAZENÍ. Josef Janyška

Vektory a matice. Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Diferenciální rovnice. študenti MFF 15. augusta 2008

Množiny, relace, zobrazení

Požadavky ke zkoušce

1 Analytická geometrie

Lineární prostory. - vektorové veličiny(síla, rychlost, zrychlení,...), skládání, násobení reálným číslem

3 Lineární kombinace vektorů. Lineární závislost a nezávislost

Těleso racionálních funkcí

Necht tedy máme přirozená čísla n, k pod pojmem systém lineárních rovnic rozumíme rovnice ve tvaru

Úvod do lineární algebry

Uspořádanou n-tici reálných čísel nazveme aritmetický vektor (vektor), ā = (a 1, a 2,..., a n ). Čísla a 1, a 2,..., a n se nazývají složky vektoru

1 Lineární prostory a podprostory

Lineární algebra : Skalární součin a ortogonalita

Matematika 2 pro PEF PaE

Množiny, základní číselné množiny, množinové operace

Transkript:

Zpracoval: hypspave@fel.cvut.cz. Základní vlastnosti abstraktních lineárních prostorů. Lineární závislost, nezávislost, báze, souřadnice vzhledem k bázi, matice lineárního zobrazení vzhledem k bázím.skalární součin, geometrické interpretace. (A7B01LAG) pozn.: lineární závislost a nezávislost jsem zpracoval v otázce 01, naopak jsem přidal vlastní číslo a vlastní vektor, protože se týkají lineárního zobrazení I. Lineární prostor. Def.: Lineárním prostorem nazýváme každou neprázdnou množinu L, na které je definováno sčítání +: L L -> L a násobení reálným číslem : R L -> L a tyto operace splňují pro každé x L, y L, z L, α R, β R vlastnosti: V: Pro nulový prvek o lineárního prostoru L platí vlastnosti: Př.: Je množina R s operacemi sčítáním + : R R -> R a násobením : R R -> R (například: (1,) (,)=(,4); 3 (,3)=(6,9)) 1. nejprve zjistíme, zda jsou operace +, definovány dle definice lin. prostoru (+: L L->L, : R L->L ) zde jsou. Součet dvou R je R a násobení RR je zase R.. dále zjistíme, zda platí vlastnosti 1 až 7. (1) (x,y) + (z,w) = (x+z,y+w)=(z,w)+ (x,y) kde x,y,z,w R. To platí. () (x,y) + {(z,w) +(r,s)} = (x,y) +(z+r,w+s) = (x+ z+r,y+ w+s) = {(x,y) + (z,w)} +(r,s) pro x,z,r,y,w,s R. Také platí. (3) α (β (x,y))=α (β x,β y)=(α β x,α β y)=α β (x,y), kde α,β,x,y R. To také platí. Body 1 až 3 vyplívají z komutativiti a asociativiti sčítání a násobení čísel z R. (4) α {(x,y)+(u,v)} = α (x+u,y+v)=( α x+ α u, α y+α v) = (α x, α y)( α u, α v)= α (x,y)+ α (u,v) kde α,x,y,u,v R. Platí a plyne také s distributivity násobení vzhledem ka sčítání v R. (5) (α+β)(x,y)=(αx+βx,αy+βy)=α(x,y)+β(x,y). α,β,x,y R. Taky platí a plyne distributivity R. (6) Vlastnost R čísla 1 také platí. (7) Nulový prvek je (0,0) Množina R je lineární prostor.

V: Báze lineárního prostoru L je taková podmnožina B L, pro kterou platí: Def. Dimenze lineárního prostoru L je počet prvků báze tohoto prostoru L. Dimenzi prostoru L označujeme symbolem dim L. Dimenzi jednobodového lineárního prostoru L = {o} pokládáme rovnu nule. Def.: Nechť (B) = (b1, b,..., bn) je uspořádaná báze lineárního prostoru L a x L je libovolný vektor. Uspořádanou n-ticí reálných císel (1,,..., n) nazýváme souřadnicemi vektoru x vzhledem k uspořádané bázi (B), pokud platí: V.: Nechť (B) je uspořádaná báze lineárního prostoru L. Pak pro každý prvek x vzhledem k bázi (B) určeny jednoznačně. L jsou souřadnice x II. Lineární podprostor Def.: Nechť L je lineární prostor. Lineární obal skupiny vektorů x1, x,..., xn je množina všech lineárních kombinací vektoru x1, x,..., xn. Lineární obal konečné množiny K L, K = {x1, x,..., xn} ztotožňujeme s lineárním obalem skupiny vektorů x1, x,..., xn. Lineární obal nekonečné množiny M L je sjednocení lineárních obalů všech konečných podmnožin množiny M. Lineární obal skupiny vektoru x1, x,..., xn značíme x1, x,..., xn. Lineární obal množiny M značíme symbolem M. V: Nechť L je lineární prostor, M L, N L. Pokud je M V.: Nechť L je lineární prostor a M L. Pak platí: N, pak platí M N. V.: Nechť L je lineární prostor, M L. Množina M je lineárním podprostorem lineárního prostoru L právě tehdy, když M = M. III. Lineární zobrazení. Def.: Nechť L1 a L jsou libovolné množiny. Zobrazením A z množiny L1 do množiny L rozumíme jakýkoli předpis, který každému prvku z množiny L1 přiradí jednoznačným způsobem nějaký prvek z množiny L. Skutečnost, že A je zobrazení z množiny L1 do množiny L zapisujeme A: L1 -> L. Je-li x L1, pak zobrazení A: L1 -> L přiradí prvku x jednoznačné nějaký prvek z množiny L. Tento prvek označujeme symbolem A(x) L a říkáme mu hodnota zobrazení A v bodě x. Je-li M podmnožinou L1, pak definujeme:

Def.: Nechť L 1 a L jsou libovolné množiny a uvažujme A: L 1 -> L. Pokud platí A(L 1 ) = L, říkáme, že A je zobrazení z množiny L 1 na množinu L (nebo říkáme, že zobrazení je surjektivní). Def.: Nechť L 1 a L jsou libovolné množiny a uvažujme A: L 1 -> L. Zobrazení A je prosté (injektivní), pokud pro každé dva prvky x 1 L 1, x L 1, x 1 x platí A(x 1 ) A(x ). Def.: Nechť L1 a L jsou lineární prostory, A: L1 -> L je zobrazení z L1 do L. Zobrazení A nazýváme lineárním zobrazením, pokud pro všechna x L 1, y L 1, R platí V: (princip superpozice). Nechť L 1 a L jsou lineární prostory. Zobrazení A: L 1 -> L je lineární právě tehdy, když pro všechna x L 1, y L 1, α R, β R platí: V: Pro lineární zobrazení A: L 1 -> L platí A(o 1 ) = o, kde o 1 je nulový vektor lineárního prostoru L 1 a o je nulový vektor lineárního prostoru L. Př.: Ověříme, zda je zobrazení A: R -> R3, definované vzorcem: lineární. Ověříme vlastnosti (1) a () z definice: V.: Jádro lineárního zobrazení A: L 1 -> L tvoří lineární podprostor lineárního prostoru L 1. V.: Množina A(L 1 ) všech hodnot lineárního zobrazení A: L 1 -> L tvoří lineární podprostor lineárního prostoru L. V.: Nechť A: L 1 -> L je lineární zobrazení, M L 1. Pak A( M )=A(M). Def.: Nechť L 1, L jsou lineární prostory, o je nulový vektor v lineárním prostoru L a A: L 1 -> L je lineární zobrazení. Množinu: nazýváme jádrem lineárního zobrazení A. Def.: Defekt lineárního zobrazení A: L 1 -> L je definován, jako dim KerA a hodnost lineárního zobrazení A je definována jako dima(l 1 ). Defekt A značíme def A a hodnost A značíme hoda. Je tedy:

IV. Matice lineárního zobrazení. Def.: Nechť L 1 a L jsou lineární prostory konečné dimenze, A: L 1 -> L je lineární. Nechť (B)=(b 1,b,...,b n ) je uspořádaná báze L 1 a (C) = (c 1, c,..., c m ) je uspořádaná báze L. Matici typu (m, n), která splňuje maticovou rovnost nazýváme maticí zobrazení A vzhledem k uspořádaným bázím (B) a (C). Př.: Předpokládejme, že A: R 3 -> R 4 je lineární zobrazení. Najdeme vzorec pro výpočet hodnoty zobrazení A(x1, x, x3), je-li známo: Protože jsou vektory (1, 1, ), (1,, ), (, 1, 5) lineárně nezávislé a jsou tři, tvoří bázi lineárního prostoru R 3. Nechť (x 1, x, x 3 ) je libovolný vektor z R 3. Najdeme souřadnice tohoto vektoru vzhledem k uspořádané bázi ((1, 1, ), (1,, ), (, 1, 5)): To vede na soustavu tří rovnic o třech neznámých α,β,. Eliminujme její rozšířenou matici: Platí tedy: Najdeme matici A tohoto zobrazení vzhledem ke standardním bázím Vypočítali jsme: Spočítáme matici lin zobrazení..

V. Lineární prostory se skalárním soucinem. Def.: Nechť L je lineární prostor. Operaci : L L -> R nazveme skalárním součinem, pokud splňuje x L, y L, z L, α R následující vlastnosti: V.: Nechť L je lineární prostor se skalárním součinem, o je jeho nulový vektor. Pak pro všechna x L, y L a z L platí: (1) x o = o x = 0, () z (x + y) = zx + zy. Př.: Pro x R n Ukážeme, že takto definovaný součin vektoru x a y je skalárním součinem. Ověříme postupně vlastnosti (1) až (4): Skalární součin na R n definovaný v příkladu nazýváme standardním skalárním součinem. Součin může být definován např. takto: Def.: Nechť L je lineární prostor se skalárním součinem. Pro x hodnotou. Velikost vektoru x značíme x, takže je L definujeme velikost vektoru x Místo pojmu "velikost vektoru" se často používá pojem norma vektoru. V.: Nechť x je prvkem lineárního prostoru se skalárním součinem, α R. Pak Def.: Nechť L je lineární prostor se skalárním součinem a x L, y L, x o, y o. Pak úhel mezi vektory x a y je takové číslo ϕ 0, ), pro které platí

Skalární součin určuje úhel mezi dvěma vektory. V geometrii se používá standartní skalární součin, který určí úhel mezi dvěma vektory.