Ejercicios Para Taller De Lineal. Yuli.docx

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Aplicaciones lineales 1. CuΓ‘les de las siguientes son aplicaciones lineales? a. 𝐴: ℝ3 β†’ ℝ3 , 𝐴(π‘₯, 𝑦 , 𝑧) = (π‘₯, 2𝑦 , 2𝑧 ) b. 𝐴: ℝ3 β†’ ℝ3 , 𝐴(π‘₯, 𝑦 , 𝑧) = (3π‘₯, π‘Ž, 5𝑧) , donde π‘Ž ∈ ℝ c. 𝐴: ℝ4 β†’ ℝ3 , 𝐴(π‘₯, 𝑦 , 𝑧, 𝑀) = (π‘₯ βˆ’ 𝑀, 𝑦 βˆ’ 𝑀, π‘₯ + 𝑧) d. 𝐴: 𝑀(𝑛 Γ— 𝑛) β†’ ℝ𝑛 , 𝐴([π‘Žπ‘–π‘— ]) = (π‘Ž11 , π‘Ž22 , π‘Ž33 , … , π‘Žπ‘›π‘› ) e. 𝐴: 𝐢 ∞ (ℝ) β†’ 𝐢 ∞ (ℝ), 𝐴𝑓 = 3𝑓 β€²β€² βˆ’ 2𝑓 β€² + 1 π‘Ž 𝑏 f. 𝐴: 𝑀(2 Γ— 2) β†’ ℝ, 𝐴 ([ ]) = π‘Žπ‘‘ βˆ’ 𝑏𝑐 𝑐 𝑑 Obs: Para b. considere los casos π‘Ž = 0 y π‘Ž β‰  0. En e. 𝐢 ∞ (ℝ) representa el conjunto de las funciones infinitamente derivables. 2. Sea 𝑓: ℝ3 β†’ ℝ una transformaciΓ³n lineal Sabiendo que f(1, 1)=3 y f(2, 3)=1, calcule f(x, y). 3. Considere las transformaciones lineales 𝐴: ℝ2 β†’ ℝ3 y 𝑏: ℝ3 β†’ ℝ2 definidas por: 𝐴(π‘₯, 𝑦) = (π‘₯, 𝑦, π‘₯ + 𝑦) y 𝐡(π‘₯, 𝑦, 𝑧) = (π‘Žπ‘₯ + (π‘Ž βˆ’ 1)𝑦 + (1 βˆ’ π‘Ž)𝑧, βˆ’π‘π‘₯ + (1 βˆ’ 𝑏)𝑦 + 𝑏𝑧). Determine el operador 𝐡𝐴: ℝ2 β†’ ℝ2 . Demuestre con esto que 𝐴 = 1 0 [0 1] tiene infinitas inversas por izquierda. 1 1 4. Considere la transformaciΓ³n lineal 𝐴: ℝ4 β†’ ℝ3 , dada por 𝐴(π‘₯, 𝑦, 𝑧, 𝑑) = (π‘₯ + 𝑦 + 𝑧 + 2𝑑, π‘₯ βˆ’ 𝑦 + 2𝑧, 4π‘₯ + 2𝑦 + 5𝑧 + 6𝑑). Halle el nΓΊcleo y la imagen de A. Encuentre un vector 𝑏 ∈ ℝ3 que no pertenezca a la imagen de A y con eso exhiba un sistema lineal de tres ecuaciones con cuatro incΓ³gnitas sin soluciΓ³n. 5. Pruebe que 𝐢: 𝑃𝑛 β†’ 𝑃𝑛+2 ; 𝐢𝑝(π‘₯) = (π‘₯ 2 + 1)𝑝(π‘₯) es una transformaciΓ³n lineal inyectiva y obtenga una inversa lineal por izquierda.

Valores propios y vectores propios 1. Diagonalizar, bajo congruencia, la siguiente forma cuadrΓ‘tica π‘ž(π‘₯, 𝑦, 𝑧) = π‘₯ 2 + 𝑦 2 + 𝑧 2 + 2𝑦𝑧 . (Hallar P y D) 2. Sabiendo que la matriz A admite 0 como valor propio, verificar si A es diagonalizable bajo similaridad y si lo es, obtener la matriz P que lo diagonaliza,

1  1 siendo A ο€½  0  0

1 k 0 0

0 0 1 1

0  0 . 1  k

3. Si los valores propios de la matriz A son 1 = 2 = 2 y 3 = 9 y sus vectores propios son, respectivamente, v1 = (1, –1, 0), v2 = (1, 0, 1) y v3 = (1, 2, 1), determinar A, su polinomio caracterΓ­stico y su polinomio mΓ­nimo.

SOLUCIONES 1. CuΓ‘les de las siguientes son aplicaciones lineales? a. 𝑨: β„πŸ‘ β†’ β„πŸ‘ , 𝑨(𝒙, π’š , 𝒛) = (𝒙, πŸπ’š , πŸπ’› ) b. 𝑨: β„πŸ‘ β†’ β„πŸ‘ , 𝑨(𝒙, π’š , 𝒛) = (πŸ‘π’™, 𝒂, πŸ“π’›) , donde 𝒂 ∈ ℝ c. 𝑨: β„πŸ’ β†’ β„πŸ‘ , 𝑨(𝒙, π’š , 𝒛, π’˜) = (𝒙 βˆ’ π’˜, π’š βˆ’ π’˜, 𝒙 + 𝒛) d. 𝑨: 𝑴(𝒏 Γ— 𝒏) β†’ ℝ𝒏 , 𝑨([π’‚π’Šπ’‹ ]) = (π’‚πŸπŸ , π’‚πŸπŸ , π’‚πŸ‘πŸ‘ , … , 𝒂𝒏𝒏 ) e. 𝑨: π‘ͺ∞ (ℝ) β†’ π‘ͺ∞ (ℝ), 𝑨𝒇 = πŸ‘π’‡β€²β€² βˆ’ πŸπ’‡β€² + 𝟏 𝒂 𝒃 f. 𝑨: 𝑴(𝟐 Γ— 𝟐) β†’ ℝ, 𝑨 ([ ]) = 𝒂𝒅 βˆ’ 𝒃𝒄 𝒄 𝒅 a) No es lineal, pues 𝐴(0, 0, 0) = (0, 1, 1) β‰  (0, 0, 0) b) Para π‘Ž β‰  0 no es lineal, pues 𝐴(0, 0, 0) = (0, π‘Ž, 0) β‰  (0, 0, 0). Para π‘Ž = 0 es lineal. Demostremos: ο‚· 𝐴(π‘₯1 + π‘₯2 , 𝑦1 + 𝑦2 , 𝑧1 + 𝑧2 ) = (3(π‘₯1 + π‘₯2 ), 0, 5(𝑧1 + 𝑧2 )) = (3π‘₯1 , 0, 5𝑧1 ) + (3π‘₯2 , 0, 5𝑧2 ) = 𝐴(π‘₯1 , 𝑦1 , 𝑧1 ) + 𝐴(π‘₯2 , 𝑦2 , 𝑧2 ) ο‚· 𝐴(𝛼π‘₯, 𝛼 𝑦 , 𝛼 𝑧) = (3𝛼π‘₯, 0, 5𝛼𝑧) = 𝛼(3π‘₯, 0, 5𝑧) = 𝛼𝐴(π‘₯, 𝑦, 𝑧) βˆ€ 𝛼 ∈ ℝ c) Demostremos que es lineal: ο‚· 𝐴(π‘₯1 + π‘₯2 , 𝑦1 + 𝑦2 , 𝑧1 + 𝑧2 , 𝑀1 + 𝑀2 ) = (π‘₯1 + π‘₯2 βˆ’ 𝑀1 βˆ’ 𝑀2 , 𝑦1 + 𝑦2 βˆ’ 𝑀1 βˆ’ 𝑀2 , π‘₯1 + π‘₯2 + 𝑧1 + 𝑧2 , ) = (π‘₯1 βˆ’ 𝑀1 , 𝑦1 βˆ’ 𝑀1 , π‘₯1 + 𝑧1 ) + (π‘₯2 βˆ’ 𝑀2 , 𝑦2 βˆ’ 𝑀2 , π‘₯2 + 𝑧2 ) = 𝐴(π‘₯1 , 𝑦1 , 𝑧1 , 𝑀1 ) + 𝐴(π‘₯2 , 𝑦2 , 𝑧2 , 𝑀2 ) ο‚· 𝐴(𝛼π‘₯, 𝛼 𝑦 , 𝛼 𝑧, 𝛼𝑀) = (𝛼π‘₯ βˆ’ 𝛼𝑀, 𝛼 𝑦 βˆ’ 𝛼𝑀 , 𝛼π‘₯ + 𝛼 𝑧) = 𝛼𝐴(π‘₯, 𝑦, 𝑧) βˆ€π›Ό ∈ ℝ d) Demostremos que es lineal: ο‚· 𝐴([π‘Žπ‘–π‘— ] + [𝑏𝑖𝑗 ]) = 𝐴([π‘Žπ‘–π‘— + 𝑏𝑖𝑗 ]) = (π‘Ž11 + 𝑏11 , π‘Ž22 + 𝑏22 , π‘Ž33 + 𝑏33 , … , π‘Žπ‘›π‘› + 𝑏𝑛𝑛 ) = (π‘Ž11 , π‘Ž22 , π‘Ž33 , … , π‘Žπ‘›π‘› ) + (𝑏11 , 𝑏22 , 𝑏33 , … , 𝑏𝑛𝑛 ) = 𝐴([π‘Žπ‘–π‘— ]) + 𝐴([𝑏𝑖𝑗 ]) ο‚·

𝐴(𝛼[π‘Žπ‘–π‘— ]) = 𝐴([π›Όπ‘Žπ‘–π‘— ]) = (π›Όπ‘Ž11 , 𝛼 π‘Ž22 , π›Όπ‘Ž33 , … , π›Όπ‘Žπ‘›π‘› ) = 𝛼(π‘Ž11 , π‘Ž22 , π‘Ž33 , … , π‘Žπ‘›π‘› ) βˆ€π›Ό ∈ ℝ e) No es lineal, pues 𝐴0 = 3.0 βˆ’ 2.0 + 1 = 1 β‰  0 f) Demostremos que no es lineal: π‘Ž 𝑏 π›Όπ‘Ž 𝛼𝑏 ο‚· 𝐴 (𝛼 [ ]) = 𝐴 ([ ]) = π›Όπ‘Žπ›Όπ‘‘ βˆ’ 𝛼𝑏𝛼𝑐 = 𝛼 2 (π‘Žπ‘‘ βˆ’ 𝑏𝑐) = 𝑐 𝑑 𝛼𝑐 𝛼𝑑 π‘Ž 𝑏 π‘Ž 𝑏 𝛼 2 𝐴 ([ ]) β‰  𝛼𝐴 ([ ]) 𝑐 𝑑 𝑐 𝑑 2. Sea 𝒇: β„πŸ‘ β†’ ℝ una transformaciΓ³n lineal Sabiendo que f(1, 1)=3 y f(2, 3)=1, calcule f(x, y). Calculamos ο‚· f(1, 0)=f(3(1, 1)-(2, 3))=3f(1, 1)-f(2, 3)=3.3-1=8 ο‚· f(0, 1)=f(-2(1, 1)+(2, 3))=-2f(1, 1)+f(2, 3)=-2.3+1=-5 Luego, f(x, y)=xf(1, 0)+y(f(0,1))=8x-5y

3. Considere las transformaciones lineales 𝑨: β„πŸ β†’ β„πŸ‘ y 𝒃: β„πŸ‘ β†’ β„πŸ definidas por: 𝑨(𝒙, π’š) = (𝒙, π’š, 𝒙 + π’š) y 𝑩(𝒙, π’š, 𝒛) = (𝒂𝒙 + (𝒂 βˆ’ 𝟏)π’š + (𝟏 βˆ’ 𝒂)𝒛, βˆ’π’ƒπ’™ + (𝟏 βˆ’ 𝒃)π’š + 𝒃𝒛). Determine el operador 𝑩𝑨: β„πŸ β†’ β„πŸ . 𝐡𝐴(π‘₯, 𝑦) = 𝐡(π‘₯, 𝑦, π‘₯ + 𝑦) = (π‘Žπ‘₯ + (π‘Ž βˆ’ 1)𝑦 + (1 βˆ’ π‘Ž)(π‘₯ + 𝑦), βˆ’π‘π‘₯ + (1 βˆ’ 𝑏)𝑦 + 𝑏(π‘₯ + 𝑦) = (π‘₯, 𝑦) 1 0 𝐴 = [0 1] es la matriz de la aplicaciΓ³n A. Como la aplicaciΓ³n B es inversa por 1 1 π‘Ž π‘Žβˆ’1 1βˆ’π‘Ž izquierda de A se tiene βˆ€ π‘Ž, 𝑏 ∈ ℝ 𝐡 = [ ] es inversa por βˆ’π‘ 1 βˆ’ 𝑏 𝑏 izquierda de A, luego existen infinitas inversas por izquierda de A. 4. Considere la transformaciΓ³n lineal 𝑨: β„πŸ’ β†’ β„πŸ‘ , dada por 𝑨(𝒙, π’š, 𝒛, 𝒕) = (𝒙 + π’š + 𝒛 + πŸπ’•, 𝒙 βˆ’ π’š + πŸπ’›, πŸ’π’™ + πŸπ’š + πŸ“π’› + πŸ”π’•). Halle el nΓΊcleo y la imagen de A. Encuentre un vector 𝒃 ∈ β„πŸ‘ que no pertenezca a la imagen de A y con eso exhiba un sistema lineal de tres ecuaciones con cuatro incΓ³gnitas sin soluciΓ³n. Hallamos el nΓΊcleo de A, que es La soluciΓ³n del sistema: π‘₯ + 𝑦 + 𝑧 + 2𝑑 = 0 π‘₯ βˆ’ 𝑦 + 2𝑧 =0 4π‘₯ + 2𝑦 + 5𝑧 + 6𝑑 = 0 3 1 0 1 1 1 1 2 1 1 1 2 1 1 1 2 2 [1 βˆ’1 2 0] ~ [0 βˆ’2 1 βˆ’2] ~ [0 βˆ’2 1 βˆ’2] ~ 1 0 1 βˆ’ 1 4 2 5 6 0 βˆ’2 1 βˆ’2 0 0 0 0 2 [0 0 0 0 ] Variables libres: 𝑧, 𝑑 Para 𝑧 = 2, 𝑑 = 0 β†’ 𝑦 = 1, π‘₯ = βˆ’3 Para 𝑧 = 0, 𝑑 = βˆ’1 β†’ 𝑦 = 1, π‘₯ = 1 NΓΊcleo 𝑁(𝐴) = 𝑙𝑖𝑛((βˆ’3, 1, 2, 0), (1, 1, 0, βˆ’1)) Hallamos la imagen, consideramos la base usual, los vectores 𝐴(𝑒1 ), 𝐴(𝑒2 ), 𝐴(𝑒3 ), 𝐴(𝑒4 ) generan la imagen de A. 𝐴(𝑒1 ) = (1, 1, 4); 𝐴(𝑒2 ) = (1, βˆ’1, 2); 𝐴(𝑒3 ) = (1, 2, 5); 𝐴(𝑒4 ) = (2, 0, 6) Hallamos una base de Im(A). 1 1 4 1 1 4 1 1 4 1 0 3 1 βˆ’1 2 0 2 2 0 1 1 [ ]~[ ]~[ ] ~ [0 1 1 ] 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 2 5 0 2 2 0 0 0 0 0 0 2 0 6 Base para πΌπ‘š(𝐴) {(1, 0 ,3), (0, 1, 1)}. Un vector que no pertenezca a la imagen podrΓ­a ser (1, 0, 0) ya que este vector no puede ser combinaciΓ³n lineal de {(1, 0 ,3), (0, 1, 1)}. Luego, el sistema de 3 ecuaciones y 4 incognitas: π‘₯ + 𝑦 + 𝑧 + 2𝑑 = 1

π‘₯ βˆ’ 𝑦 + 2𝑧 =0 4π‘₯ + 2𝑦 + 5𝑧 + 6𝑑 = 0 No tiene soluciΓ³n. 5. Pruebe que π‘ͺ: 𝑷𝒏 β†’ 𝑷𝒏+𝟐 ; π‘ͺ𝒑(𝒙) = (π’™πŸ + 𝟏)𝒑(𝒙) es una transformaciΓ³n lineal inyectiva y obtenga una inversa lineal por izquierda. Demostremos que C es inyectiva, esto es, el nΓΊcleo de C es 0. El nucleo es la soluciΓ³n del sistema: (π‘₯ 2 + 1)𝑝(π‘₯) = 0 Como (π‘₯ 2 + 1) β‰  0 βˆ€π‘₯ ∈ ℝ podemos simplificar en la ecuaciΓ³n, luego 𝑝(π‘₯) = 0 es la ΓΊnica soluciΓ³n. Buscamos una inversa por izquierda 𝐷: 𝑃𝑛+2 β†’ 𝑃𝑛 , Sea 𝑝(π‘₯) = π‘Ž0 + π‘Ž1 π‘₯ + π‘Ž2 π‘₯ 2 + β‹― + π‘Žπ‘› π‘₯ 𝑛 ∈ 𝑃𝑛 𝐷𝐢𝑝(π‘₯) = 𝑝(π‘₯) 𝐷(π‘₯ 2 + 1)(π‘Ž0 + π‘Ž1 π‘₯ + π‘Ž2 π‘₯ 2 + β‹― + π‘Žπ‘› π‘₯ 𝑛 ) = π‘Ž0 + π‘Ž1 π‘₯ + π‘Ž2 π‘₯ 2 + β‹― + π‘Žπ‘› π‘₯ 𝑛 π‘Ž0 𝐷(π‘₯ 2 + 1) + π‘Ž1 𝐷π‘₯(π‘₯ 2 + 1) + π‘Ž2 𝐷π‘₯ 2 (π‘₯ 2 + 1) + β‹― + π‘Žπ‘› 𝐷π‘₯ 𝑛 (π‘₯ 2 + 1) = π‘Ž0 + π‘Ž1 π‘₯ + π‘Ž2 π‘₯ 2 + β‹― + π‘Žπ‘› π‘₯ 𝑛 Una aplicaciΓ³n valida podrΓ­a ser, para π‘ž(π‘₯) = 𝑏0 + 𝑏1 π‘₯ + 𝑏2 π‘₯ 2 + β‹― + 𝑏𝑛 π‘₯ 𝑛 +𝑏𝑛+1 π‘₯ 𝑛+1 + 𝑏𝑛+2 π‘₯ 𝑛+2 ∈ 𝑃𝑛+2 𝐷(π‘₯ 𝑖+2 + π‘₯ 𝑖 ) = π‘₯ 𝑖 ; π‘π‘Žπ‘Ÿπ‘Ž 𝑖 = 0, 1, 2, … , 𝑛 𝐷π‘₯ = 0; 𝐷1 = 0

1. Diagonalizar, bajo congruencia, la siguiente forma cuadrΓ‘tica 𝒒(𝒙, π’š, 𝒛) = π’™πŸ + π’šπŸ + π’›πŸ + πŸπ’šπ’› . (Hallar P y D) 1 π‘ž(π‘₯, 𝑦 𝑧) = (π‘₯, 𝑦 , 𝑧) [0 0

0 0 π‘₯ 1 1] (𝑦) 1 1 𝑧

Diagonalizamos A. Hallamos el polinomio caracterΓ­stico 𝑝(πœ†) = |πœ†πΌ βˆ’ 𝑄| = πœ†3 βˆ’ 3πœ†2 + 2πœ† = πœ†(πœ† βˆ’ 2)(πœ† βˆ’ 1) Autovalores: πœ†1 = 0; πœ†2 = 1; πœ†3 = 2 Hallamos los vectores propios. En cada uno de los casos hallamos la soluciΓ³n del sistema MX=0. βˆ’1 0 Para πœ†1 = 0 𝑀 = πœ†πΌ βˆ’ 𝐴 = [ 0 βˆ’1 0 βˆ’1

0 1 0 βˆ’1] ~ [0 1 βˆ’1 0 0

0 1] 0

Variable libre: z. Para 𝑧 = βˆ’1, β†’ 𝑦 = 1, π‘₯ = 1 1 Luego, una base del autosubespacio 𝐸0 es {[ 1 ]} , como queremos una base βˆ’1 1

ortonormal (para que la matriz sea ortogonal) normalizamos. 𝑣1 =

√3 1 √3 1

[βˆ’ √3] 0 0 0 0 1 0 Para πœ†2 = 1 𝑀 = πœ†πΌ βˆ’ 𝐴 = [0 0 βˆ’1] ~ [0 0 1] 0 βˆ’1 0 0 0 0 Variable libre: x. Para 𝑧 = 0, 𝑦 = 0, π‘₯ = 1 1 1 Una base del autosubespacio 𝐸1 es {[0]} y como es ortonormal 𝑣2 = [0] 0 0 1 0 0 1 0 0 Para πœ†3 = 2 𝑀 = πœ†πΌ βˆ’ 𝐴 = [0 1 βˆ’1] ~ [0 1 βˆ’1] 0 βˆ’1 1 0 0 0 Variable libre: z. Para 𝑧 = 1, β†’ 𝑦 = 1, π‘₯ = βˆ’1

1

βˆ’

√3 1

βˆ’1 Una base del autosubespacio 𝐸2 es {[ 1 ]} y normalizando 𝑣3 = 1

√3 1

[

√3

]

1

P es la matriz formada por los autovectores 𝑃 = [𝑣1

𝑣2

√3 1

𝑣3 ] =

√3 1

[βˆ’ √3

1 0 0

βˆ’

1

√3 1

√3 1 √3

]

0 0 0 𝐷 = 𝑃 𝐴𝑃 = [0 1 0] 0 0 2 𝑇

2. Sabiendo que la matriz A admite 0 como valor propio, verificar si A es diagonalizable bajo similaridad y si lo es, obtener la matriz P que lo

1  1 diagonaliza, siendo A ο€½  0  0

1 k 0 0

0 0 1 1

0οƒΆ οƒ· 0οƒ· . 1οƒ· οƒ· k οƒ·οƒΈ

Hallamos el polinomio caracterΓ­stico de A, como es diagonal por bloques el polinomio caracterΓ­stico es el producto de los polinomios caracterΓ­sticos de cada bloque, luego 𝑝(πœ†) = |πœ†πΌ βˆ’ 𝐴| = |πœ†πΌ βˆ’ 𝐷1 ||πœ†πΌ βˆ’ 𝐷2 | = [(πœ† βˆ’ 1)(πœ† βˆ’ π‘˜) βˆ’ 1]2 = [πœ†2 + (βˆ’1 βˆ’ π‘˜)πœ† + π‘˜ βˆ’ 1]2 . Como 0 es un valor propio, 0 es raΓ­z del polinomio caracterΓ­stico. 0=

1 + π‘˜ Β± √(1 + π‘˜)2 βˆ’ 4(π‘˜ βˆ’ 1) 2

(1 + π‘˜)2 = (1 + π‘˜)2 βˆ’ 4(π‘˜ βˆ’ 1) β†’ π‘˜ = 1 1 𝐴 = [1 0 0

1 1 0 0

Autovalores: πœ†1 = 0; πœ†2 = 2

0 0 1 1

0 0] ; 𝑝(πœ†) = |πœ†πΌ βˆ’ 𝐴| = πœ†2 (πœ† βˆ’ 2)2 1 1

βˆ’1 Para πœ†1 = 0 𝑀 = πœ†πΌ βˆ’ 𝐴 = [βˆ’1 0 0

0 βˆ’1 βˆ’1 0 0 βˆ’1 0 βˆ’1

0 1 0 ] ~ [0 βˆ’1 0 βˆ’1 0

1 0 0 0

0 1 0 0

0 1] 0 0

Variables libres: y, t; Para 𝑦 = βˆ’1, 𝑦 𝑑 = 0 β†’ π‘₯ = 1, 𝑧 = 0. Para 𝑦 = 0, 𝑦 𝑑 = βˆ’1 β†’ π‘₯ = 0, 𝑧 = 1 1 0 βˆ’1 Una base del autosubespacio 𝐸0 es {[ ] ; [ 0 ]} verificamos que son ortogonales, 0 1 0 βˆ’1 1 0 √2 0 1 1 normalizando tenemos: 𝑣1 = βˆ’ √2 ; 𝑣2 = ; √2 0 1 [ 0 ] [βˆ’ √2] 0 0 1 βˆ’1 1 βˆ’1 βˆ’1 1 0 0 Para πœ†2 = 2 𝑀 = πœ†πΌ βˆ’ 𝐴 = [ ] ~ [0 0 0 0 1 βˆ’1 0 0 0 0 βˆ’1 1 0 0

0 1 0 0

0 βˆ’1] 0 0

Variables libres: y, t; Para 𝑦 = 1, 𝑦 𝑑 = 0 β†’ π‘₯ = 1, 𝑧 = 0. Para 𝑦 = 0, 𝑦 𝑑 = 1 β†’ π‘₯ = 0, 𝑧 = 1 1 0 Una base del autosubespacio 𝐸2 es {[1] ; [0]} verificamos que son ortogonales, 0 1 0 1 1 0 √2 0 1 1 normalizando tenemos: 𝑣3 = √2 ; 𝑣4 = ; √2 0 1 [0] [√2] P es la matriz formada por los autovectores 𝑃 = [𝑣1 1 1 0 0 √2 √2 0 0 1 1 1 1 βˆ’ √2

0 [ 0

√2 1

βˆ’

√2

√2

0 0

𝑣2

√2 1 √2]

0 𝐷 = 𝑃𝑇 𝐴𝑃 = [0 0 0

0 0 0 0

0 0 2 0

0 0] 0 2

𝑣3

𝑣4 ] =

3. Si los valores propios de la matriz A son 1 = 2 = 2 y 3 = 9 y sus vectores propios son, respectivamente, v1 = (1, –1, 0), v2 = (1, 0, 1) y v3 = (1, 2, 1), determinar A, su polinomio caracterΓ­stico y su polinomio mΓ­nimo. 𝐴𝑣𝑖 = πœ†π‘– 𝑣𝑖 β†’ 𝐴[𝑣1

𝑣2

𝑣3 ] = [πœ†1 𝑣1

πœ†2 𝑣2

πœ†3 𝑣3 ] β†’ 𝐴𝑃 = 𝑃𝐷 β†’ 𝐴 = π‘ƒπ·π‘ƒβˆ’1

1 1 1 1 0 βˆ’1 𝑣3 ] = [βˆ’1 0 2] ; π‘ƒβˆ’1 = [βˆ’0.5 βˆ’0.5 1.5 ] ; 𝐷 = 0 1 1 0.5 0.5 βˆ’0.5 2 0 0 1 1 1 2 0 0 1 0 βˆ’1 [0 2 0] ; 𝐴 = [βˆ’1 0 2] [0 2 0] [βˆ’0.5 βˆ’0.5 1.5 ] = 0 0 9 0 1 1 0 0 9 0.5 0.5 βˆ’0.5 5.5 3.5 βˆ’3.5 [7 9 βˆ’7 ] 3.5 3.5 βˆ’1.5 𝑃 = [𝑣1

𝑣2

Hallamos el polinomio caracterΓ­stico 𝑝(πœ†) = |πœ†πΌ βˆ’ 𝐴| = πœ†3 βˆ’ 13πœ†2 + 40πœ† βˆ’ 36 = (πœ† βˆ’ 2)2 (πœ† βˆ’ 9) El polinomio mΓ­nimo puede ser: π‘š(πœ†) = (πœ† βˆ’ 2)(πœ† βˆ’ 9) o π‘š(πœ†) = (πœ† βˆ’ 2)2 (πœ† βˆ’ 9) Verificamos π‘š(𝐴) = (𝐴 βˆ’ 2𝐼)(𝐴 βˆ’ 9𝐼) =0 Luego, el polinomio mΓ­nimo es: π‘š(πœ†) = (πœ† βˆ’ 2)(πœ† βˆ’ 9) = πœ†2 βˆ’ 11πœ† βˆ’ 18

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