przestrzeń i baza wektorów - zadania

Przestrzenie wektorowe, bazy, liniowa niezależność, macierze.... Formy kwadratowe, twierdzenia o klasyfikacji...
davidd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 375
Rejestracja: 15 wrz 2011, o 20:05
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 122 razy

przestrzeń i baza wektorów - zadania

Post autor: davidd »

heh, sam właśnie w ten sposób wyznaczam bazę, ale nie wiadomo czemu źle policzyłem to Gaussem.. Ty jakoś inaczej to liczyłeś? Można jakoś szybciej wyliczyć rozwiązania ?
No i w treści zadania jest 'wyznaczyć bazę przestrzeni układu zawierającą ten wektor', to jest dodatkowo, a nie ma w sumie wpływu na wyznaczenie bazy.. to mnie zmyliło



Do 2: np. w poprzednim zadaniu \(\displaystyle{ x _{3}=t, x_{4}=s, x_{5}=z}\) i one 'są parametrami' mówiąc potocznie, w dodatku tylko przeze mnie bo zapewne nie jest to prawda ;)
Awatar użytkownika
yorgin
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 12762
Rejestracja: 14 paź 2006, o 12:09
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 17 razy
Pomógł: 3440 razy

przestrzeń i baza wektorów - zadania

Post autor: yorgin »

davidd pisze:heh, sam właśnie w ten sposób wyznaczam bazę, ale nie wiadomo czemu źle policzyłem to Gaussem.. Ty jakoś inaczej to liczyłeś? Można jakoś szybciej wyliczyć rozwiązania ?
Ja bazę wyznaczam albo intuicyjnie, albo posługuję się operacjami elementarnymi na macierzy.
davidd pisze: No i w treści zadania jest 'wyznaczyć bazę przestrzeni układu zawierającą ten wektor', to jest dodatkowo, a nie ma w sumie wpływu na wyznaczenie bazy.. to mnie zmyliło
Jak chcesz bazę przestrzeni zawierającej ten wektor, to po prostu dołączasz go do reszty rodzinki i liczysz wszystko z jednym wektorem więcej.

davidd pisze: Do 2: np. w poprzednim zadaniu \(\displaystyle{ x _{3}=t, x_{4}=s, x_{5}=z}\) i one 'są parametrami' mówiąc potocznie, w dodatku tylko przeze mnie bo zapewne nie jest to prawda ;)
Chyba tak się mówi . W każdym razie te liczby mogą być dowolne i to jest tu najważniejsze. To one są parametrami kombinacji liniowych przestrzeni bazowych. Ale to ja chyba za bardzo naciągam słownictwo.
davidd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 375
Rejestracja: 15 wrz 2011, o 20:05
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 122 razy

przestrzeń i baza wektorów - zadania

Post autor: davidd »

Ok, zadanie pierwsze już rozwiązałem, nareszcie.

2:
No to idąc tym tropem mogę powiedzieć, że takie wektory 'niebędące' parametrami są niezależne liniowo?
W poprzednim bazę wyznaczyły wektory będące parametrami, a tutaj wyszedł mi tylko 1 taki wektor, więc obliczyłem źle czy w tym przypadku muszę zastosować jakąś inną metodę, aby wybrać układ, który tworzy bazę przestrzeni?
Awatar użytkownika
yorgin
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 12762
Rejestracja: 14 paź 2006, o 12:09
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 17 razy
Pomógł: 3440 razy

przestrzeń i baza wektorów - zadania

Post autor: yorgin »

Dalej nie rozumiem pojęcia "wektory będące parametrami", ale chyba domyślam się, o co chodzi. Co prawda nie wiem, o jakim zadaniu piszesz, ale żeby napisać coś mądrego, posłużę się znów przykładem wyżej.
yorgin pisze:Wróćmy do pierwszego zadania.

Rozwiązanie wyszło takie:

\(\displaystyle{ \begin{cases}x _{1} = -2t-s-2z \\ x _{2} = -3t - s -4z \\ x _{3} = t \\ x _{4} = s \\ x _{5} = z \end{cases}}\)

Można każde rozwiązanie zapisać tak:

\(\displaystyle{ [-2t-s-2z,-3t-s-4z,t,s,z]=t[-2,-3,1,0,0]+s[-1,-1,0,1,0]+z[-2,-4,0,0,1]}\)

Stąd wynika, że przestrzeń rozwiązań jest rozpięta na wektorach

\(\displaystyle{ [-2,-3,1,0,0],[-1,-1,0,1,0],[-2,-4,0,0,1]}\)

Wektory są liniowo niezależne, a więc stanowią bazę rozwiązań.
\(\displaystyle{ s, t, z}\) są dowolne. Zauważ, że każdy z nich w rozwiązaniu ogólnym występuje osobno na jednej współrzędnej i takich współrzędnych "pojedynczych" jest tyle, ile jest tych "dowolnych". W rozbiciu rozwiązania ogólnego na kombinację liniową pojawiają się człony \(\displaystyle{ [\ldots,\ldots,1,0,0], [\ldots,\ldots,0,1,0], [\ldots,\ldots,0,0,1]}\) skojarzone z każdą z liczb \(\displaystyle{ s, t, z}\). Ponieważ każdy z takich wektorów ma w odpowiednich wyróżnionych miejscach dokładnie jedną jedynkę i reszta to zera, to takie wektory są liniowo niezależne. Każda taka "dowolna" liczba, każdy "parametr" daje jedną jedynkę i garść zer oraz wyznacza wektor liniowo niezależny.
davidd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 375
Rejestracja: 15 wrz 2011, o 20:05
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 122 razy

przestrzeń i baza wektorów - zadania

Post autor: davidd »

Dzięki wielkie za opisanie tego, myślę że to jest dla mnie zrozumiałe :)
yorgin pisze:
davidd pisze: Przypomnę może jeszcze to druge zadanie z którym mam problem, bo podejrzewam, że namieszałem:
Dla podanych wektorów: \(\displaystyle{ v _{1} = (1,0,-2,3) v _{2} = (0,-1,1,2) v _{3} = (3,0,-2,1) v _{4} = (-2,1,-1,0)}\) określamy \(\displaystyle{ V = lin \{ v _{1}, v _{2}, v _{3}, v _{4} \}}\)

a) Spośród podanych wektorów wybrać taki układ, który tworzy bazę przestrzeni \(\displaystyle{ V}\).
b) Sprawdzić, czy wektor \(\displaystyle{ U= (5,-2,0,3)}\) należy do przestrzeni \(\displaystyle{ V}\). Jeżeli tak, to przedstawić wektor u w postaci kombinacji liniowej wektorów bazy przestrzeni \(\displaystyle{ V}\) wybranej w punkcie a (inaczej: wyznaczyć współrzędne wektora \(\displaystyle{ U}\) w tej bazie).

Tak jak pisałem - rozwiązałem metodą Gaussa i otrzymałem równanie:
\(\displaystyle{ -tv _{1} + v _{2} +tv _{3} + t v _{4} = 0}\)
rozmiar przestrzeni wynosi \(\displaystyle{ 3}\)
Jak już pisałem, to jest za mało. Aby pokazać, że wymiar wynosi \(\displaystyle{ 3}\) musisz znaleźć \(\displaystyle{ 3}\) liniowo niezależne wektory. Powyżej stwierdzasz tylko, że jeden z czterech wektorów jest kombinacją liniową pozostałych, a więc są co najwyżej \(\displaystyle{ 3}\) liniowo niezależne wektory. Brakuje pokazania, że są co najmniej \(\displaystyle{ 3}\).
Z tym mam problem. Bazę przestrzeni będzie mogła tworzyć każda trójka podanych wektorów, tak?
Mam jednak problem, bo jak wcześniej bazę wyznaczały mi 'wektory parametryczne', to tutaj ten schemat chyba nie działa, bo otrzymałem tylko 1 parametr i tak jak napisałeś oznacza to, że jeden wektor jest kombinacją pozostałych...
Ostatnio zmieniony 30 sty 2014, o 11:09 przez yorgin, łącznie zmieniany 1 raz.
Powód: Poprawa wiadomości.
Awatar użytkownika
yorgin
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 12762
Rejestracja: 14 paź 2006, o 12:09
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 17 razy
Pomógł: 3440 razy

przestrzeń i baza wektorów - zadania

Post autor: yorgin »

davidd pisze: Z tym mam problem. Bazę przestrzeni będzie mogła tworzyć każda trójka podanych wektorów, tak?
Mam jednak problem, bo jak wcześniej bazę wyznaczały mi 'wektory parametryczne', to tutaj ten schemat chyba nie działa, bo otrzymałem tylko 1 parametr i tak jak napisałeś oznacza to, że jeden wektor jest kombinacją pozostałych...
Po prostu wybierz jakieś trzy wektory i sprawdź, czy są liniowo niezależne. Nic więcej nie musisz tutaj robić. Chyba, że nie znajdziesz trzech liniowo niezależnych, to wtedy szukasz dwóch takich (ale w tym zadaniu znajdziesz trzy).

Ale zamiast wybierać "na pałę" trzy wektory, skoro wiesz, że jeden z nich jest kombinacją liniową pozostałych, to wybierze te pozostałe i je sprawdzaj.
davidd
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 375
Rejestracja: 15 wrz 2011, o 20:05
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 122 razy

przestrzeń i baza wektorów - zadania

Post autor: davidd »

Ok, dzięki. Udało się zrobić.

Tak btw. czy pokazanie, że jeden wektor jest kombinacją liniową jakichś wektorów nie wystarczy, aby stwierdzić, że te 'jakieś' wektory są liniowo niezależne i tworzą/mogą tworzyć bazę przestrzeni?

Tak u mnie było na zajęciach chyba, że coś nie tak zrozumiałem..
Awatar użytkownika
yorgin
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 12762
Rejestracja: 14 paź 2006, o 12:09
Płeć: Mężczyzna
Lokalizacja: Kraków
Podziękował: 17 razy
Pomógł: 3440 razy

przestrzeń i baza wektorów - zadania

Post autor: yorgin »

Jeżeli masz powiedzmy cztery wektory liniowo niezależne i wiesz, że są one elementami czterowymiarowej przestrzeni, to wtedy są również bazą tej przestrzeni. Dla przykładu możemy mieć wektory z \(\displaystyle{ \RR^4}\). Jeżeli "jakieś" wektory tworzą bazę tej przestrzeni, to każdy inny będzie ich kombinacją liniową.
ODPOWIEDZ