Övningstenta 001. Alla Linjär Algebra. TM-Matematik Sören Hector Mikael Forsberg. 1. x 2y z + v = 0 z + u + v = 3 x + 2y + 2u + 2v = 4 z + 2u + 5v = 0

Relevanta dokument
3. Lös det överbestämda systemet nedan på bästa sätt i minsta kvadratmening. x + y = 1 x + 2y = 3 x + 3y = 4 x + 4y = 6

x 2y + z = 1 (1) 2x + y 2z = 3 (2) x + 3y z = 4 (3)

3x + y z = 0 4x + y 2z = 0 2x + y = Lös det överbestämda systemet nedan på bästa sätt i minsta kvadratmening. x = 1 x + y = 1 x + 2y = 2

2x + y + 3z = 4 x + y = 1 x 2y z = 3

Matematik med datalogi, mfl. Linjär algebra ma014a ATM-Matematik Mikael Forsberg

2x + y + 3z = 1 x 2y z = 2 x + y + 2z = 1

För ingenjörs- och distansstudenter Linjär Algebra ma014a ATM-Matematik Mikael Forsberg

Frågorna 1 till 6 ska svaras med ett kryss för varje korrekt påstående. Varje uppgift ger 1 poäng. Använd bifogat formulär för dessa 6 frågor.

2s + 3t + 5u = 1 5s + 3t + 2u = 1 3s 3u = 1

Frågorna 1 till 6 ska svaras med ett kryss för varje korrekt påstående. Varje uppgift ger 1 poäng.

(d) Mängden av alla x som uppfyller x = s u + t v + (1, 0, 0), där s, t R. (e) Mängden av alla x som uppfyller x = s u där s är ickenegativ, s 0.

För studenter på distans och campus Linjär algebra ma014a ATM-Matematik Mikael Forsberg

y z 3 = 0 z i )

2 1 1 s s. M(s) = (b) Beräkna inversen för det minsta positiva heltalsvärdet på s som gör matrisen inverterbar.

Detta cosinusvärde för vinklar i [0, π] motsvarar α = π 4.

Lösningar till MVE021 Linjär algebra för I

1. (a) Bestäm alla värden på c som gör att matrisen A(c) saknar invers: c 1

Linjär algebra/matematik. TM-Matematik Mikael Forsberg ma014a, ma031a

Preliminärt lösningsförslag

M = c c M = 1 3 1

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförsag till modelltentamen

1. Bestäm volymen för den parallellepiped som ges av de tre vektorerna x 1 = (2, 3, 5), x 2 = (3, 1, 1) och x 3 = (1, 3, 0).

Exempelsamling :: Diagonalisering

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen Lördagen den 5 juni, 2010 DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Inför tentamen i Linjär algebra TNA002.

. (2p) 2x + 2y + z = 4 y + 2z = 2 4x + 3y = 6

Preliminärt lösningsförslag

1. Bestäm volymen för den parallellepiped som ges av de tre vektorerna x 1 = (2, 3, 5), x 2 = (3, 1, 1) och x 3 = (1, 3, 0).

A = (3 p) (b) Bestäm alla lösningar till Ax = [ 5 3 ] T.. (3 p)

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A. (1 p) (c) Bestäm avståndet mellan A och linjen l.

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Preliminärt lösningsförslag

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Torsdag, 17 mars 2016

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Preliminärt lösningsförslag

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen Fredagen den 23 oktober, 2009 DEL A

3 1 = t 2 2 = ( 1) ( 2) 1 2 = A(t) = t 1 10 t

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till modelltentamen DEL A

1 basen B = {f 1, f 2 } där f 1 och f 2 skall uttryckas i koordinater i standardbasen.

UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Styf. Exempeltenta med lösningar Programmen EI, IT, K, X Linjär algebra juni 2004

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Torsdag, 9 juni 2016

SF1624 Algebra och geometri

Chalmers tekniska högskola Datum: Våren MVE021 Linjär algebra I

Stöd inför omtentamen i Linjär algebra TNA002.

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Chalmers tekniska högskola Datum: kl Telefonvakt: Linnea Hietala MVE480 Linjär algebra S

KTH, Matematik. Del I. (totalt 15 poäng, inklusive bonuspoäng). (1) Betrakta följande mängder i R 3 :

1. (Dugga 1.1) (a) Bestäm v (3v 2u) om v = . (1p) and u =

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till modelltentamen DEL A

Exempelsamling :: Gram-Schmidt

1 x 1 x 2 1 x x 2 x 2 2 x 3 2 A = 1 x 3 x 2 3 x x 4 x 2 4 x 3 4

Del 1: Godkäntdelen. TMV141 Linjär algebra E

4x az = 0 2ax + y = 0 ax + y + z = 0

Egenvärden och egenvektorer. Linjär Algebra F15. Pelle

Vektorerna är parallella med planet omm de är vinkelräta mot planets normal, dvs mot

LÖSNINGAR TILL LINJÄR ALGEBRA kl LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK

29 november, 2016, Föreläsning 21. Ortonormala baser (ON-baser) Gram-Schmidt s ortogonaliseringsprocess

LÖSNINGAR TILL LINJÄR ALGEBRA kl 8 13 LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK. 1. Volymen med tecken ges av determinanten.

Uppgifter, 2015 Tillämpad linjär algebra

TMV142/186 Linjär algebra Z/TD

DEL I. Matematiska Institutionen KTH. Lösning till tentamensskrivning på kursen Linjär algebra II, SF1604, den 15 mars 2010 kl

Del 1: Godkäntdelen. TMV142 Linjär algebra Z

kvivalenta. Ange rangen för A samt en bas för kolonnrummet för A. och U =

Avsnitt 6, Egenvärden och egenvektorer. Redan första produktelementet avslöjar att matrisen inte är en ortogonal matris. En matris 1 0.

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Onsdag, 13 januari 2016

Exempel :: Spegling i godtycklig linje.

Del 1: Godkäntdelen. TMV142 Linjär algebra Z

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

. b. x + 2 y 3 z = 1 3 x y + 2 z = a x 5 y + 8 z = 1 lösning?

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

MVE022 Urval av bevis (på svenska)

Uppgift 1. (4p) (Student som är godkänd på KS1 hoppar över uppgift 1.) Vi betraktar triangeln ABC där A=(1,0,3), B=(2,1,4 ), C=(3, 2,4).

Lösningsförslag till skrivningen i Vektorgeometri (MAA702) Måndagen den 13 juni 2005

LÖSNINGAR LINJÄR ALGEBRA LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Onsdagen 29 oktober, 2014

Vektorgeometri för gymnasister

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag med bedömningskriterier till kontrollskrivning 2 Fredagen den 28 januari, 2011

Föreläsningsanteckningar Linjär Algebra II Lärarlyftet

Exempel :: Spegling i godtycklig linje.

TMV166 Linjär Algebra för M. Tentamen

Tenta i MVE465 Linjär algebra och analys fortsättning. K/Bt/Kf. (2p) Z 2 xdx b) Beräkna 0 (x + 1) (2x + 1). (3p)

DN1230 Tillämpad linjär algebra Tentamen Onsdagen den 29 maj 2013

Vi skalla främst utnyttja omskrivning av en matris för att löas ett system av differentialekvaioner. 2? Det är komplicerat att

Uppgifter, 2014 Tillämpad linjär algebra

Prov i matematik F2, X2, ES3, KandFys2, Lärare, Frist, W2, KandMat1, Q2 LINJÄR ALGEBRA II

Gripenberg. Mat Grundkurs i matematik 1 Tentamen och mellanförhörsomtagning,

Modul 1: Komplexa tal och Polynomekvationer

1. (a) (1p) Undersök om de tre vektorerna nedan är linjärt oberoende i vektorrummet

där β R. Bestäm de värden på β för vilka operatorn är diagonaliserbar. Ange även för respektive av dessa värden en bas av egenvektorer till F.

0 Allmänt. Följande delar behöver man kunna utöver avsnitten som beskrivs senare i dokumentet.

LÖSNINGAR TILL UPPGIFTER TILL RÄKNEÖVNING 1

Version Linjär algebra kapiltet från ett ODE-kompendium. Mikael Forsberg

A = x

Lösningsförslag till skrivningen i Vektorgeometri (MAA702) måndagen den 30 maj 2005

Transkript:

TM-Matematik Sören Hector Mikael Forsberg Alla Linjär Algebra Övningstenta. x z + v z + u + v 3 x + + u + v 4 z + u + 5v. (a) Bestäm storleken (absolutbeloppet) och argumentet till z i. (b) Uttrck på formen z a + bi då vi har att z och arg z π/4 (c) Förenkla 4+4i i. (d) Förenkla i+ 4 4i (e) Lös ekvationen z + 3. Snön vräker ner i den mörka decembernatten och snöröjningen i Skellefteå kommun är redo och väntar på att få sätta fart. Enligt policbeslutet ska prioriterade gång- och ckelvägar börja röjas vid 3 cm snödjup medan när snödjupet uppnått cm så ska alla gator i kommunen röjas. Snödjupet mäts på en vindfri plats och meddelas till arbetsledningen. Följande mätningar är gjorda. (Tid; Snödjup): (;), (;4), (;6), (3;9). (a) Bestäm snöandet per timme som en linjär funktion där snödjupet beror på tiden. Denna funktion ska bestämmas med minsta kvadratmetoden. (b) Bestäm ur funktionen när snösvängen ska starta för prio, gång- och ckelvägar, samt för prio, övriga vägar. 4. Skapa ur vektorerna v (,,, ), v (,,, ) och v 3 (,,, ) en ON-bas. 5. Beräkna determinanten till matrisen 3 3 H 3 3 3

6. Beräkna egenvärden och egenvektorer till matrisen 3 E 3 3 Är matrisen diagonaliserbar? Om matrisen är diagonaliserbar beräkna den diagonala matrisen och den diagonaliserande matrisen. 7. Låt A[t t t 3 3 4 (a) Bestäm de värden på parametern t som gör matrisen inverterbar. (b) Beräkna inversen till matrisen för det minsta positiva heltalsvärde på t som gör att matrisen är inverterbar. 8. Beräkna baser för rad, kolonn och nollrum för följande matris 3 4 B 4 4 4 5 5 7 5 6

Svar till tentamen i Linjär Algebra, Övningstenta.. x z u v. (a) z, arg z arctan (b) z 5 3 + 5i (c) 4i (d) i/ ( s + t + ) blir ingen sngg vinkel vare sig i radianer eller grader (e) z e i(π/+k π/5) cos(π/ + k π/5) + i sin(π/ + k π/5), k,,,..., 9. 3. Djupet -,3 t + 8.9 Prio : 3 min Prio : 3 h 34 min 4. o (,,, ) o (,,, ) o (,,, ) 5. 6 6. Diagonaliserande matris :: Diagonal matris:: 4 7. (a) Matrisen saknar invers om t och t 5. (b) M[ 8. Se lösningen.

Lösningar till tentamen i Linjär Algebra, Övningstenta.. Sstemet på matrisform blir och som direkt Gauss-Jordanelimineras: 3 4 5 Från detta sstem ser vi att den andra variabeln ( s) och den sista variabeln (v t) är fria och uttrcker vi de ledande variablerna mha av de fria så får vi lösningarna på formen: x z u s + t + v. (a) Absolutbeloppet blir z + ( ) Argumentet blir ( imaginärdel arctan realdel ) ( arctan ) arctan ( ) Här blir vinkeln inte sngg vare sig i radianer eller grader och eftersom vi inte har tillgång till en miniräknare så är det bäst att svara med detta uttrck. (b) Om vi betecknar φ arg z så får vi att den rektangulära formen kan skrivas som (c) z z (cos φ + i sin φ) (cos π/6 + i sin π/6) ( 3/ + i/) 5 3 + 5i 4 + 4i i [ förläng med nämnarens konjugat (4 + 4i)( + i) ( i)( + i) 4 4 + 4i + 4i 4i (d) i + + i) 4 4i 4 ( i) [ förläng med nämnarens konjugat ( + i) ( i)( + i) i i/ Man kan också notera att kvoten i denna uppgift är /8 gånger kvoten i föregående deluppgift (c). Ser man detta så slipper man att göra om kvoträkningen. (e) Här ska vi lösa z och skriver därför om båda led på polär form: Detta ger oss ekvationen för beloppet z e φ e i(π+πk), k, ±, ±,... z z

Ekvationen för argumentet blir φ π + πk φ π + π 5 k Tio olika lösningar får vi genom att välja tio stcken på varandra värden på k förslagsvis k,,, 3,..., 9. Lösningarna kan alltså skrivas: z e i(π/+k π/5) cos(π/ + k π/5) + i sin(π/ + k π/5) k,,,..., 9 3. (a) Snöjupet D modelleras som en linjär funktion av t: D at + b och vi ska bestämma a och b för att få fram funktionen. Snödjupsmätningarna ger följande sstem a + b [ 4 a + b på matrisform a 6 a + b 4 b 6 9 a 3 + b 3 9 Matrisekvationens normalekvation blir [ 3 3 [ a b [ 3 4 6 9 som då blir [ 4 6 6 4 [ a b vilket ger att snödjupsekvationen blir [ 43 D.3t +.8 [ a b [.3.8, (b) Om djupet är 3cm så får vi t (3.8)/.3.57h 3.3 minuter (c) Om djupet är cm så får vi t (.8)/.3 3.57h 3h och 34 min 4. Vi använder Gram-Schmidts metod och börjar med att välja u v som första vektor. Den andra vektorn får vi nu genom att subtrahera v s projektion längs v från v : u v proj u v (,,, ) (,,, ) (,,, ) (,,, ) 4 (,,, ) (,,, ) (,,, ) Den tredje vektorn får vi nu genom att subtrahera v 3 projektioner längs u och u från v 3 : u 3 v 3 proj u v 3 proj v v 3 (,,, ) (,,, ) (,,, ) 4 (,,, ) (,,, ) (,,, ) (,,, ) (,,, ) 3 4 (,,, ) + 4 (,,, ) (,,, ) N u har vi fått en ortogonal bas och vi har då bara kvar att normera våra tre vektorer så att de får längden ett. Vår ON-bas blir således o u u (,,, ) o u u (,,, ) o u u (,,, ) 5

5. Kofaktorutveckla längs rad 4 som ger att 3 3 det H det 3 3 3 Denna 5 5-matris utvecklas nu lämpligen längs dess tredje kolonn: 3 3 det H 3 det 3 3 ( ) det 3 3 3 } {{ } 55 6. Egenvärden :: Det karakteristiska polnomet det(e λi) λ 3 + 4λ + 4λ 6 }{{} det karakteristiska polnomet } {{ } 3 3 55 + 3 6 (λ 4)(λ )(λ + ), där vi fått fram faktorerna genom att gissa nollställena (som blir ± och 4) utifrån antagandet att de är heltal som delar 6. De heltal som då kommer i fråga är ±, ±, ±4, ±8, ±6 och genom att stoppa in vardera av dessa tal i vårt karakteristiska polnom så kan vi avgöra vilka som gör polnomet noll. Diagonalmatris :: Vi har nu alltså tre olika egenvärden, vilket betder att matrisen är diagonaliserbar (vilket också är givet från det faktum att matrisen E är smmetrisk) och att den diagonala matrisen har våra egenvärden, λ, λ och λ 3 4, som diagonalelement: 4 Egenvektorer till λ :: Vi måste lösa (E λ I)x Vi får då att matrisen till vänster (vi skriver alltså inte upp högerledet vilket är onödigt eftersom det inte kommer förändras (eftersom det är noll) när vi utför radoperationerna.) blir som då Gauss-Jordan elimineras 3 3 Detta ger oss egenrummet x z Gauss-Jordan ger t } {{ } egenvektor e Egenvektorer till λ :: Vi måste lösa (E λ I)x Vi får då att matrisen till vänster (vi skriver alltså inte upp högerledet vilket är onödigt eftersom det inte kommer förändras (eftersom det är noll) när vi utför radoperationerna.) blir som då Gauss-Jordan elimineras 3 5 3 3 Gauss-Jordan ger 6

Detta ger oss egenrummet x z t }{{} egenvektor e Egenvektorer till λ 3 4 :: Vi måste lösa (E λ 3 I)x Vi får då att matrisen till vänster (vi skriver alltså inte upp högerledet vilket är onödigt eftersom det inte kommer förändras (eftersom det är noll) när vi utför radoperationerna.) blir som då Gauss-Jordan elimineras 4 3 3 3 Gauss-Jordan ger Detta ger oss egenrummet x z t } {{ } egenvektor e 3 Diagonaliserande matris :: Detta är den matris P som ger att D P EP och denna består av egenvektorerna som kolonner: P 7. Vi använder determinanten för att avgöra de värden på t som gör att matrisen är inverterbar. Determinanten blir t + 7t 5 som har nollställena t och t 5. Dessa värden gör att matrisen saknar invers. Det minsta positiva heltalsvärdet på t som ger oss en inverterbar matris är därför t och för detta värde så blir matrisens invers M[ 8. GaussJordan eliminering av B ger 3 8 5 5 7 vilket ger att de tre nollskillda raderna är bas för radrummet. Kolonnrummet har en bas som består av de tre första kolonnerna i matrisen B. Nollrummets bas får vi från den gausseliminerade matrisen (om man vill utvidgad med ett högerled som består av nollor) Om vi kallar variablerna för x,..., x 5 så får vi att x 4 s och x 5 t är fria variabler och kan alltså ges av parametrarna s och t som vi just definierade. Vi uttrcker de övriga variablerna mha dessa parametrar och får därför att nollrummet beskrivs av 7

x x x 3 x 4 x 5 8 5 5 s + 3 7 t, där de båda vektorerna i höger led är basvektorerna för nollrummet. 8