Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Przestrzenie wektorowe, bazy, liniowa niezależność, macierze.... Formy kwadratowe, twierdzenia o klasyfikacji...
Piter9414
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 105
Rejestracja: 11 lut 2015, o 09:15
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 55 razy
Pomógł: 2 razy

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: Piter9414 »

Witam

Mam dosyć duży problem z poniższym zadaniem. Wiem jak wyznaczać macierz przekształcenia ale jeśli dojdą wielomiany i poniższe oznaczenia to nie bardzo wiem jak sie za takie zadanie zabrać.
Jeśli byłby ktoś na tyle miły i pomógł mi w zrozumieniu w jaki sposób rozwiązywać poniższe zadania będę bardzo wdzięczny.

W przestrzeni wektorowej

\(\displaystyle{ R _{2}[x]}\)

dana jest baza kanoniczna

\(\displaystyle{ 1, x, x ^{2}}\)

W zadanej bazie wyznaczyć macierz przekształcenia liniowego

\(\displaystyle{ h: R _{2}[x] \rightarrow R _{2}[x]}\)

danego wzorem

\(\displaystyle{ h(f(x)) = f(2x)}\)

Pozdrawiam
Piter9414
szw1710

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: szw1710 »

Wielomian \(\displaystyle{ w(x)=a+bx+cx^2}\) utożsamiamy z wektorem \(\displaystyle{ (a,b,c)\in\RR^3}\) i w tym sensie możesz wyznaczyć macierz tego przekształcenia. Jaki wektor odpowiada obrazowi \(\displaystyle{ h(w)}\)?

Odpowiedź będzie niejednoznaczna, bo możesz swobodnie permutować współrzędne wektora. Np. \(\displaystyle{ ax^2+bx+c\leftrightarrow(a,b,c)}\) lub \(\displaystyle{ cx^2+ax+b\leftrightarrow(c,a,b)}\) itp.
Ostatnio zmieniony 8 kwie 2015, o 14:36 przez yorgin, łącznie zmieniany 1 raz.
Powód: Poprawa tagowania.
Piter9414
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 105
Rejestracja: 11 lut 2015, o 09:15
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 55 razy
Pomógł: 2 razy

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: Piter9414 »

A czy mógłyś mi pomóc rozwiązać to zadanie od początku do końca ?? I wyjaśnić co oznacza oznaczenie \(\displaystyle{ R _{2}[x]}\) ?? Czy to chodzi że jest to wielomian stopnia 2 gdzie \(\displaystyle{ x \in R}\) ??
szw1710

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: szw1710 »

Prawie, czyli co najwyżej dwa. Więc od początku. Mamy \(\displaystyle{ w(x)=a+bx^2+cx}\) i utożsamiamy go z wektorem \(\displaystyle{ (a,b,c)}\). Pytałem, jaki wektor odpowiada obrazowi \(\displaystyle{ h\bigl(w(x)\bigr)}\)?
Piter9414
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 105
Rejestracja: 11 lut 2015, o 09:15
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 55 razy
Pomógł: 2 razy

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: Piter9414 »

Treść którą podałem jest to kompletna treść zadania nic wiecej nie ma, wiec nie wiem za bardzo co Ci odpowiedzieć na Twoje pytanie. A zadania nie wiem jak rozwiązać.

-- 6 kwi 2015, o 07:49 --

Czy to przekształcenie h będzie określone wzorem:

\(\displaystyle{ h(x) = \left( 1, 2x, 4x ^{2} \right)}\)

i następnie obliczymy wektory przekształcenia dla bazy

\(\displaystyle{ \left( (1, 0, 0), (1, 1, 0), (1, 1, 1) \right)}\)

co nam da:

\(\displaystyle{ h(1, 0, 0) = [1, 0, 0]}\)
\(\displaystyle{ h(1, 1, 0) = [1, 2, 0]}\)
\(\displaystyle{ h(1, 1, 1) = [1, 2, 4]}\)

następnie rozpiszemy:

\(\displaystyle{ (1, 0, 0) = 1 \cdot (1, 0, 0) + 0 \cdot (0, 1, 0) + 0 \cdot (0, 0, 1)}\)

\(\displaystyle{ (1, 2, 0) = 1 \cdot (1, 0, 0) + 2 \cdot (0, 1, 0) + 0 \cdot (0, 0, 1)}\)

\(\displaystyle{ (1, 2, 4) = 1 \cdot (1, 0, 0) + 2 \cdot (0, 1, 0) + 4 \cdot (0, 0, 1)}\)

i otrzymujemy macierz:

\(\displaystyle{ \left[\begin{array}{ccc}1&1&1\\0&2&2\\0&0&4\end{array}\right]}\)


Czy ten tok myślenia i sposób rozwiązania jest choćby częściowo dobry ??
Ostatnio zmieniony 8 kwie 2015, o 14:36 przez yorgin, łącznie zmieniany 2 razy.
Powód: Symbol mnożenia to \cdot.
szw1710

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: szw1710 »

Brak tam liter \(\displaystyle{ a,b,c}\). Masz wektor \(\displaystyle{ (a,b,c)}\) przekształcić w wektor \(\displaystyle{ (a_1,b_1,c_1)}\).
Piter9414
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 105
Rejestracja: 11 lut 2015, o 09:15
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 55 razy
Pomógł: 2 razy

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: Piter9414 »

A czy mógłbyś to zadanie rozwiązać poprawnie w podobny sposób jak ja to zrobiłem zeby wiedział jak to sie robi ??
szw1710

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: szw1710 »

Nie mógłbym, albowiem w drugie święto wychodzę z rodziną. Dostałeś dostatecznie wiele wskazówek, żeby je sobie przemyśleć.
Piter9414
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 105
Rejestracja: 11 lut 2015, o 09:15
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 55 razy
Pomógł: 2 razy

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: Piter9414 »

A znalazłby się może ktoś nieco bardziej pomocny ? Gdyż jak nie rozumiem zadania to i wskazówki mi nie mówią za wiele.
szw1710

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: szw1710 »

Jeśli decyduję się Ci pomóc, to stosuj się do wskazówek. Pytałem, ile wynosi \(\displaystyle{ h\bigl(w(x)\bigr)}\), gdzie \(\displaystyle{ w(x)=a+bx+cx^2}\). Czy to trudne do obliczenia? To początek. Następne etapy przed tobą. Jeśli nie akceptujesz mojej formy pomocy - bez gotowca, ale z podpowiedziami poszczególnych kroków - ja dziękuję za współpracę. Nie każdemu ta forma będzie pasować. Ale gotowców nie będę dawał. Nie stosuj wartościowania typu "nieco bardziej pomocny". Zauważ, że jednak trochę pomocny jestem (4 miejsce w rankingu punktów "Pomógł" na 111086 użytkowników Forum).
Piter9414
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 105
Rejestracja: 11 lut 2015, o 09:15
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 55 razy
Pomógł: 2 razy

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: Piter9414 »

Dobrze dziękuję za pomoc ale jak wspomniałem nie wiem jak sie za takie zadania zabrać. Nie będę wchodził w polemikę.
Przyszedłem tutaj po pomoc mam szczerą nadzieję że od kogoś otrzymam takową bardziej przystepną na mój prosty rozumek.
Awatar użytkownika
jutrvy
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1202
Rejestracja: 24 lis 2014, o 18:04
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 10 razy
Pomógł: 239 razy

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: jutrvy »

Dobra, luzik. Definicję przestrzeni liniowej znasz, prawda? Definicję wielomianu też, jak przypuszczam. Niech teraz \(\displaystyle{ V}\) oznacza zbiór wielomianów stopnia co najwyżej dwa. Można na zbiorze \(\displaystyle{ V}\) określić działanie \(\displaystyle{ +}\), które jest określone następująco:

\(\displaystyle{ (a_2x^2 + a_1x +a_0) + (b_2x^2 + b_1x + b_0) = (a_2+b_2)x^2 + (a_1+b_1)x + (a_0+b_0)}\), czyli jest to normalne dodawanie wielomianów (bierzemy dowolne \(\displaystyle{ a_2,a_1,a_0,b_2,b_1,b_0\in\mathbb{R}}\), zatem bierzemy dowolne wielomiany).

Określamy też lewostronne mnożenie przez skalar:

\(\displaystyle{ r\cdot(a_2x^2+a_1x+a_0) = ra_2x^2 + ra_1x + ra_0,\hbox{ gdzie }r\in\mathbb{R}}\).

Łatwo sprawdzić, że struktura \(\displaystyle{ (V, +, \cdot)}\) tworzy przestrzeń liniową nad \(\displaystyle{ \mathbb{R}}\) - zrób sobie takie proste ćwiczenie - weź do ręki definicję przestrzeni liniowej i sprawdź, czy nasza struktura spełnia warunki z tej definicji.

Teraz skąd Twoje "literki" \(\displaystyle{ (a,b,c)}\)? Zauważ, że funkcja

\(\displaystyle{ f\colon V\to\mathbb{R}^3}\) określona tak:

\(\displaystyle{ (a_2x^2 + a_1x+a_0)\longmapsto \left( a_2, a_1, a_0\right)}\) jest przekształceniem liniowym, na dodatek jest bijekcją, zatem naszą przestrzeń \(\displaystyle{ V}\) możemy poprzez to przekształcenie \(\displaystyle{ f}\) utożsamiać z \(\displaystyle{ \RR^3}\).

Jeszcze oznaczenia: \(\displaystyle{ \mathbb{R}_2[X]}\), to właśnie zbiór wielomianów stopnia co najwyżej dwa o współczynnikach z \(\displaystyle{ \mathbb{R}}\), czyli nasz zbiór \(\displaystyle{ V}\). Teraz już rozumiesz o co chodzi w tym zadanku?
Piter9414
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 105
Rejestracja: 11 lut 2015, o 09:15
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 55 razy
Pomógł: 2 razy

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: Piter9414 »

jutrvy dziękuję za obszerną odpowiedź.

Ale czy dobrze rozumiem że w tej sytuacji wzorem przekształcenia liniowego jest:

\(\displaystyle{ f(a, b, c) = (a \cdot x ^{2}, b \cdot x, c)}\)

czyli jakby mamy przekształcenie:

\(\displaystyle{ R ^{3} \rightarrow R ^{3}}\)

??

Oczywiście według zalecenia sprawdziłem sobie zarówno addytywność jak i jednorodność i się dla takiego wzoru jak napisałem wyżej sprawdzają, więc przekształcenie jest jak najbardziej liniowe.

Tylko teraz gdy już mam ten wzór to macierz w bazie kanonicznej wyznaczyć i czy to robie według schematu który napisałem w komentarzu wyżej ??

tzn że bazą kanoniczną są wektory:

\(\displaystyle{ (1, 0, 0),(1, 1, 0),(1, 1, 1)}\)

a gdy już wyliczymy przedstawiamy wynik jako kombinacje wektorów:

\(\displaystyle{ (1, 0, 0),(0, 1, 0),(0, 0, 1)}\)

??

Macierz przekształcenia wyznaczać potrafie gdy mam bazy podane i wzór przekształcenia i chciałbym się nieco upewnić czy napewno dobrze rozumem "bazy kanoniczne".
Wielomiany wiem co to podstawowe informacje mam operacje na nich również ale w przekształceniach sprawiają mi problemy nie do przejścia i nie jestem w stanie tego konceptualnie objąć.
Ostatnio zmieniony 8 kwie 2015, o 14:36 przez yorgin, łącznie zmieniany 1 raz.
Powód: Symbol mnożenia to \cdot.
Awatar użytkownika
jutrvy
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 1202
Rejestracja: 24 lis 2014, o 18:04
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 10 razy
Pomógł: 239 razy

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: jutrvy »

Oj nie. Trochę jeszcze się pomyliłeś. \(\displaystyle{ h}\) przyjmuje jako argumenty funkcje, tzn napis:

\(\displaystyle{ h(f(x))}\) oznacza: weź wielomian \(\displaystyle{ f}\) i "poddaj go działaniu funkcji \(\displaystyle{ h}\)" (piszę w cudzysłowie, bo to bardzo nieformalne stwierdzenie, ale moim zdaniem dobrze oddaje intuicyjnie, co się tu dzieje).

Tzn. \(\displaystyle{ f(x) = a_2x^2 + a_1x + a_0}\). Wtedy mamy, że \(\displaystyle{ h(f(x)) = h(a_2x^2 + a_1x + a_0) = a_2(2x)^2 + a_1(2x) + a_0}\). Tak działa nam funkcja \(\displaystyle{ h}\).

W skrócie: funkcja \(\displaystyle{ h}\) działa następująco: niech \(\displaystyle{ i(x) = 2x}\), niech \(\displaystyle{ g(x)\in\RR_2[X]}\) - dowolny wielomian. Wtedy:

\(\displaystyle{ h(f) = f\circ i}\), gdzie kółeczko oznacza składanie funkcji.

Ok?-- 7 kwi 2015, o 10:28 --PS Jeszcze dopowiem - żeby nie było żadnej niejasności: \(\displaystyle{ f}\) nie jest przekształceniem liniowym, tylko jakimś wielomianem (dowolnym) ze zbioru \(\displaystyle{ \RR_2[X]}\).
Piter9414
Użytkownik
Użytkownik
Posty: 105
Rejestracja: 11 lut 2015, o 09:15
Płeć: Mężczyzna
Podziękował: 55 razy
Pomógł: 2 razy

Macierz przekształcenia w zadanej bazie.

Post autor: Piter9414 »

Pozwól mi zrozumieć czy interpretuje to poprawnie na tą chwile.

Dzięki zapisowi

\(\displaystyle{ R _{2}[x]}\) - czyli zbiór wielomianów stopnia co najwyżej 2

o postaci:

\(\displaystyle{ a _{2} x ^{2} + a_{1}x + a _{0}}\)

gdzie współczynniki \(\displaystyle{ a, b, c \in R}\) czyli mogą przyjmować dowolne wartości ze zbioru liczb rzeczywistych bo oznaczenie mówi ze mamy zbiór wielomianów tak ?? zbiór ten jest skończony ??

możemy zapisać wzór funkcji \(\displaystyle{ f\left( x\right)}\)

\(\displaystyle{ f\left( x\right) = a _{2} x ^{2} + a_{1}x + a _{0}}\)

Kolejną funkcją podaną w zadaniu jest funkcja \(\displaystyle{ h}\). Funkcja ta jako argumenty przyjmuje funkcje \(\displaystyle{ f(x)}\), czyli pojedyńczym argumentem funkcji \(\displaystyle{ h}\) jest cały wielomian określony funkcją \(\displaystyle{ f(x)}\).
Zaś wzór funkcji \(\displaystyle{ h(f(x))}\) jest równoważny funkcji \(\displaystyle{ f}\), która jako argument przyjmuje \(\displaystyle{ 2x}\) czyli rozpisując mamy:

Funkcja \(\displaystyle{ f(2x)}\) będzie równa:

\(\displaystyle{ f(2x) = a_{2}(2x) ^{2} + a _{1}(2x) + a _{0}}\)

czyli otrzymamy:

\(\displaystyle{ f(2x) = 4a_{2}x ^{2} + 2a _{1}x + a _{0}}\)

odczytując z treści zadania, że \(\displaystyle{ h(f(x)) = f(2x)}\) możemy zapisać że wzór funkcji \(\displaystyle{ h(f(x))}\) jest równy:

\(\displaystyle{ h(f(x)) = 4a_{2}x ^{2} + 2a _{1}x + a _{0}}\)

czyli przekształcenie działa w ten sposób że dowolny wielomian \(\displaystyle{ a _{2} x ^{2} + a_{1}x + a _{0}}\) podany jako argument do funkcji \(\displaystyle{ h}\) przekształca ten wielomian w wielomian \(\displaystyle{ 4a_{2}x ^{2} + 2a _{1}x + a _{0}}\) czyli zapisując mamy:

\(\displaystyle{ h(a _{2} x ^{2} + a_{1}x + a _{0}) = 4a_{2}x ^{2} + 2a _{1}x + a _{0}}\)

Tak interpretuje Twoje słowa jutrvy czy ja to chociaż troszeczkę rozumiem co starasz się mi przekazać ??
Główne pytanie to czy dzięki zapisowi \(\displaystyle{ R _{2} [x]}\) wiemy że funkcja \(\displaystyle{ f}\) wygląda tak: \(\displaystyle{ f\left( x\right) = a _{2} x ^{2} + a_{1}x + a _{0}}\) czy to przez określoną bazę \(\displaystyle{ 1, x, x ^{2}}\) znamy wzór funkcji ??

Pozdrawiam i dziękuję już za dotychczasową pomoc -- 7 kwi 2015, o 19:57 --P.S.
Struktura \(\displaystyle{ (V, +, *)}\) ma spełniać tylko warunki dla przekształcenia liniowego ?? Czy tutaj też trzeba to analizować pod kątem pierścieni czy ciał ??
ODPOWIEDZ