Vektorrum. EX. Plan och linjer i rummet genom origo. Allmänt; mängden av lösningar till AX = 0.

Relevanta dokument
Föreläsningsanteckningar Linjär Algebra II Lärarlyftet

SF1624 Algebra och geometri

Linjär Algebra, Föreläsning 8

MVE022 Urval av bevis (på svenska)

SF1624 Algebra och geometri

Oändligtdimensionella vektorrum

Algebraiska egenskaper hos R n i)u + v = v + U

SF1624 Algebra och geometri

Vectorer, spannet av vektorer, lösningsmängd av ett ekvationssystem.

1 Linjära ekvationssystem. 2 Vektorer

Linjär Algebra M/TD Läsvecka 1

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Sammanfattning av föreläsningarna

Andragradspolynom Några vektorrum P 2

LINJÄR ALGEBRA II LEKTION 6

Matematiska Institutionen KTH. Lösning till tentamensskrivning på kursen Linjär algebra II, SF1604, den 9 juni 2011 kl

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

ANTECKNINGAR - LINJÄR ALGEBRA II

Linjär algebra I, vt 12 Vecko PM läsvecka 4

Övningar. c) Om någon vektor i R n kan skrivas som linjär kombination av v 1,..., v m på precis ett sätt så. m = n.

Linjära avbildningar. Definition 1 En avbildning mellan två vektorrum, F : V U, kallas linjär om. EX. Speglingar, rotationer, projektioner i R 3.

Stora bilden av Linjära algebran. Vektorrum, linjära transformationer, matriser (sammanfattning av begrepp)

Övningar. MATEMATISKA INSTITUTIONEN STOCKHOLMS UNIVERSITET Avd. Matematik. Linjär algebra 2. Senast korrigerad:

TMV166 Linjär algebra för M, vt 2016

Studiehandledning till linjär algebra Avsnitt 3

TMV166/186 Linjär Algebra M/TD 2011/2012 Läsvecka 1. Omfattning. Innehåll Lay, kapitel , Linjära ekvationer i linjär algebra

Vektorgeometri för gymnasister

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

SF1624 Algebra och geometri Tentamen med lösningsförslag onsdag, 11 januari 2017

10.4. Linjära höljet LINJÄRA RUM

Dagens ämnen. Linjära ekvationssystem: Successiv elimination Vektorer Definitionen Grundläggande räkneoperationer Bas och koordinater Ortsvektorer

Linjär algebra F1, Q1, W1. Kurslitteratur

8(x 1) 7(y 1) + 2(z + 1) = 0

2 = 3 = 1. ekvationssystem är beskriven som de vektorer X =

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A. t 2

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

DEL I. Matematiska Institutionen KTH. Lösning till tentamensskrivning på kursen Linjär algebra II, SF1604, den 17 april 2010 kl

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

x 1 x 2 T (X) = T ( x 3 x 4 x 5

Determinanter, egenvectorer, egenvärden.

15 september, Föreläsning 5. Tillämpad linjär algebra

November 17, 2015 (1) en enda lsg. Obs det A = 1 0. (2) k-parameter lsg. Obs det A = 0. k-kolonner efter sista ledande ettan

Linjär algebra och geometri I

Linjär algebra och geometri I

VEKTORRUMMET R n. 1. Introduktion

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI Delkurs

En vektor är mängden av alla sträckor med samma längd och riktning.

Slappdefinition. Räkning med vektorer. Bas och koordinater. En vektor är mängden av alla sträckor med samma längd och riktning.

Studiehandledning till linjär algebra Avsnitt 4

Sida 1 av Låt VV = RR nn där RR nn är mängden av alla reella n-tipplar (ordnade listor med n reella tal) dvs

Om ortonormerade baser i oändligtdimensionella rum

reella tal x i, x + y = 2 2x + z = 3. Här har vi tre okända x, y och z, och vi ger dessa okända den naturliga

ÖVN 11 & 12 DEL A - DIFFTRANS - DEL2 - SF Nyckelord och innehåll. Inofficiella mål

Linjär algebra på några minuter

Hemuppgift 1, SF1861 Optimeringslära för T

16. Linjära avbildningar

Kontsys F7 Skalärprodukt och normer

Linjär algebra och geometri 1

Linjär Algebra, Föreläsning 2

Föreläsningsanteckningar Linjär Algebra II Lärarlyftet

Linjär algebra på 2 45 minuter

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Inför tentamen i Linjär algebra TNA002.

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

Linjära ekvationssystem

Linjär Algebra, Föreläsning 9

1 Grundläggande kalkyler med vektorer och matriser

Definition 1 Ett vektorrum M (över R) är en mängd element, vektorer, sådan att det finns en kommutativ operation + på mängden M som uppfyller

Vektorgeometri för gymnasister

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

Linjära ekvationssystem

Linjär algebra och geometri 1

Linjär Algebra, Föreläsning 2

n = v 1 v 2 = (4, 4, 2). 4 ( 1) + 4 ( 1) 2 ( 1) + d = 0 d = t = 4 + 2s 5 t = 6 + 4s 1 + t = 4 s

Kursprogram kursen ETE325 Linjär Algebra, 8 hp, vt 2015.

Kursprogram kursen ETE325 Linjär Algebra, 8 hp, vt 2016.

Här är ett antal uppgifter, en del tagna från gamla tentamina, som handlar om basbyte. respektive B = uttryckta i basen A

1 De fyra fundamentala underrummen till en matris

Vektorgeometri för gymnasister


MULTIPLIKATION AV MATRISER, BASER I RUMMET SAMT FÖRSTA MÖTET MED MATRISINVERSER = = =

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

SF1624 Algebra och geometri

Matriser. En m n-matris A har följande form. Vi skriver också A = (a ij ) m n. m n kallas för A:s storlek. 0 1, 0 0. Exempel 1

16. Linjära avbildningar

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Onsdag, 13 januari 2016

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag med bedömningskriterier till kontrollskrivning 2 Måndagen den 24 september, 2012

Linjär Algebra M/TD Läsvecka 2

Vektorgeometri för gymnasister

Dagens program. Linjära ekvationssystem och matriser

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

Linjär algebra. 1 Inledning. 2 Matriser. Analys och Linjär Algebra, del B, K1/Kf1/Bt1. CTH/GU STUDIO 1 TMV036b /2013 Matematiska vetenskaper

Norm och QR-faktorisering

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

Enhetsvektorer. Basvektorer i två dimensioner: 1 1 Basvektorer i tre dimensioner: Enhetsvektor i riktningen v: v v

Vektorgeometri för gymnasister

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

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

Transkript:

Vektorrum Denna kurs handlar till stor del om s k linjära rum eller vektorrum. Dessa kan ses som generaliseringar av R n. Skillnaden består främst i att teorin nu blir mer abstrakt. Detta är själva poängen; vi skapar en formalism som kan tillämpas i många olika situationer. Men det är också viktigt att inte låta det abstrakta ta överhanden. Vår intuition för det vanliga Euklidiska rummet R n fungerar oftast mycket väl i det allmänna fallet. De flesta beräkningar som vi kommer att göra bygger på teorin för Gauss-elimination. Grovt talat är ett linjärt rum en mängd på vilken vi definierat addition och multiplikation med skalärer på så sätt att alla de vanliga räknelagarna är giltiga. EX. Mängden M m,n av matriser av format m n. EX. Plan och linjer i rummet genom origo. Allmänt; mängden av lösningar till AX = 0. EX. Mängden P n av alla polynom av grad n. EX. Mängden av lösningar till en homogen differentialekvation.

Definition 1 Ett vektorrum V kan vara antingen reellt och komplext men det måste uppfylla följande axiom: 1. u + v = v + u 2. (u + v)+w = u +(v + w), (c 1 c 2 )u = c 1 (c 2 u) 3. c(u + v) =cu + cv, (c 1 + c 2 )u = c 1 u + c 2 u 4. Det finns 0 V så att 0 + u = u + 0 = u för alla u V. 5. Varje ekvation x + u = v in V har en lösning (som betecknas x = v u). Definition 2 Ett delvektorrum U V ä r e n delmängd som är sluten under addition och multiplikation med skalärer. EX. Mänden av övertriangulära matriser är ett delrum M n,n. EX. Mängden P m P n är ett delrum om m n. Mängden {x 1 v 1 + x 2 v 2 +... + x n v n } av alla linjärkombinationer kallas för den linjära höljet av v 1,v 2,...,v n och betecknas [v 1,v 2,...,v n ]. Vektorerna säges spänna upp V om deras linjära hölje är V. Vektorerna kallas linjärt oberoende om x 1 v 1 +... + x n v n = 0 x 1 =... =

x n = 0, annars kallas de linjärt beroende. Om V kan spännas upp av ändligt många element så säger vi att V är ändligtdimensionellt. Definition 3 En bas i ett vektorrum V ä r e n uppsättning element v 1,v 2,...,v n sådan att varje element v V på ett unikt sätt kan skrivas som v = x 1 v 1 + x 2 v 2 +...+ x n v n. Talen x 1,x 2,...,x n kallas för v:s koordinater. En uppsättning vektorer är en bas i V om och endast om dom är linjärt oberoende och deras linjära hölje är hela V.Detärlättattvisaatt varje ändligtdimensionellt vektorrum har en bas (genom att successivt plocka bort element ur en ändlig mängd som spänner upp rummet). Man kan även tala om oändligtdimensionella vektorrum, men det gör vi endast i undantagsfall i denna kurs. Exempel på sådana är P (alla polynom av godtyckligt hög grad) och C([a, b]) (mängden av kontinuerliga funktioner på [a, b]).

Sats 1 Om u 1,u 2,...,u m och v 1,v 2,...,v n ä r två olika baser i V så måste gälla att m = n. Detta följer från teorin för ekvationssystem som medför att om u 1,u 2,...,u m [v 1,v 2,...,v n ] och m>nså är u 1,u 2,...,u m linjärt beroende. Definition 4 Ett ändligdimensionellt vektorrums dimension är lika med antalet element i en bas. Ändligtdimensionella vektorrum kan se mycket olika ut vid första anblicken, men dom kan i viss mening alltid identifieras med R n genom att man väljer en bas. Genom detta val kan man identifiera varje vektor v med sin koordinatvektor X (den kolonnvektor som består av v:s koordinater). När man gjort denna identifiering kan nästan alla problem i vektorrummet omvandlas till problem med matrisräkning. Låt X 1,...,X n spänna upp U R m. Hur väljer vi ut en delmängd som utgör en bas för U? Sätt upp vektorernas koordinatvektorer (m a p någon bas) som kolonner i en matris A och

utför Gauss-elimination. Kolonn-index för dom kolonner som innehåller pivot-element ger index för en uppsättning vektorer X j som utgör en bas för U! (Följer av LU-faktorisering.) EX. Välj ut en bas för R 3 bland vektorerna (1, 0, 2),(2, 1, 0),(1, 1, 2),(1, 0, 1),(1, 1, 1),(0, 2, 0). Identifieringen av ett godtyckligt vektorrum V med det vanliga R n via ett val av en bas löser många problem. Men det finns inget entydigt sätt att göra identifikationen på eftersom det finns många baser; olika baser kan vara naturliga i olika sammanhang. Det är därför viktigt att kunna omvandla resultat från en bas till en annan. Låt e 1,...e n och e 1,...e n vara två olika baser i V. På grund av bas-egenskapen kan varje e j uttryckas som e j = i s ij e i. n n-matrisen S =(s ij ) kallas för basbytets övergångsmatris. Kolonnerna i S ger e j -vektorernas koordinatvektorer m a p basen e 1,...,e n. Sats 2 Sambandet mellan koordinatvektorerna X och X för en given vektor ges av X = S X X = S 1 X.