Linjär algebra och geometri I

Relevanta dokument
Linjär algebra och geometri I

Linjär algebra och geometri 1

Linjär algebra och geometri 1

Tillämpningar i mekanik

Kursinformation. Kurslitteratur: H. Anton och C. Rorres: Elementary Linear Algebra, 10:e upplagan. Wiley 2011 (betecknas A nedan).

Linjär algebra F1, Q1, W1. Kurslitteratur

(a) Bestäm för vilka värden på den reella konstanten c som ekvationssystemet är lösbart. (b) Lös ekvationssystemet för dessa värden på c.

Examination: En skriftlig tentamen den XX mars samt möjlighet till en omtentamen. Tider och lokaler meddelas senare.

Kursinformation. Kurslitteratur: H. Anton och C. Rorres: Elementary Linear Algebra, 10:e upplagan. Wiley 2011 (betecknas A nedan).

Kursinformation. Kurslitteratur: H. Anton och C. Rorres: Elementary Linear Algebra, 9:e upplagan. Wiley, 2005 (betecknas A nedan).

Inför tentamen i Linjär algebra TNA002.

Kursprogram till kursen Linjär algebra II, 5B1109, för F1, ht00.

1 Linjära ekvationssystem. 2 Vektorer

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

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Sammanfattning av föreläsningarna

Studieanvisningar. H. Anton och C. Rorres: Elementary Linear Algebra, 9:e upplagan. Wiley, 2005 (betecknas A nedan).

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

Examination: En skriftlig tentamen den 15 mars samt möjlighet till en omtentamen. Tider och lokaler meddelas senare.

Kursinformation och lektionsplanering BML402

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Svar till tentan. Del A. Prov i matematik Linj. alg. o geom

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

ax + y + 2z = 3 ay = b 3 (b 3) z = 0 har (a) entydig lösning, (b) oändligt många lösningar och (c) ingen lösning.

Veckoblad 4, Linjär algebra IT, VT2010

Stöd inför omtentamen i Linjär algebra TNA002.

SF1624 Algebra och geometri

Linjär algebra HT 2016, kurskoder 5MA160 och 6MA036

Kursinformation och lektionsplanering BML402

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

Kursplanering för Linjär algebra, HT 2003

TMV166 Linjär algebra för M, vt 2016

VEKTORRUMMET R n. 1. Introduktion

SF1624 Algebra och geometri

Vektorgeometri för gymnasister

LÖSNINGAR LINJÄR ALGEBRA LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK

SF1624 Algebra och geometri

Veckoblad 3, Linjär algebra IT, VT2010

LINKÖPINGS TEKNISKA HÖGSKOLA Matematiska institutionen Ulf Janfalk 29 augusti 2018

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

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

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

x + y + z + 2w = 0 (a) Finn alla lösningar till ekvationssystemet y + z+ 2w = 0 (2p)

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

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Vektorgeometri för gymnasister

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

SF1624 Algebra och geometri

1 som går genom punkten (1, 3) och är parallell med vektorn.

LINKÖPINGS TEKNISKA HÖGSKOLA Matematiska institutionen Ulf Janfalk 18 september 2014

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.

Kursinformation och studiehandledning, M0043M Matematik II Integralkalkyl och linjär algebra, Lp II 2016.

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

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

Modul 1: Komplexa tal och Polynomekvationer

Kursplan. Matematik A, 30 högskolepoäng Mathematics, Basic Course, 30 Credits. Mål 1(5) Mål för utbildning på grundnivå.

Prov i matematik Civilingenjörsprogrammen EL, IT, K, X, ES, F, Q, W, Enstaka kurs LINJÄR ALGEBRA

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.

Vektorgeometri för gymnasister

Linjär algebra på 2 45 minuter

Veckoblad 1, Linjär algebra IT, VT2010

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

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag med bedömningskriterier till kontrollskrivning 1 Måndagen den 29 november, 2010

Linjär algebra I, vt 12 Vecko PM läsvecka 4

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

SF1624 Algebra och geometri

SF1624 Algebra och geometri Bedömningskriterier till tentamen Fredagen den 22 oktober, 2010

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri

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

Linjär Algebra M/TD Läsvecka 1

Linjär Algebra, Föreläsning 8

Föreläsningsplanering och lektionsplanering 764G01

Linjär algebra. Föreläsningar: Lektioner: Laborationer:

SF1624 Algebra och geometri

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

Linjär Algebra M/TD Läsvecka 2

Kontrollskrivning i Linjär algebra ,

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförsag till modelltentamen

LINJÄR ALGEBRA HT2013. Kurslitteratur: Anton: Elementary Linear Algebra 10:e upplagan.

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

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till modelltentamen DEL A

LÖSNINGAR TILL LINJÄR ALGEBRA kl LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK

Vektorgeometri. En vektor v kan representeras genom pilar från en fotpunkt A till en spets B.

Preliminärt lösningsförslag

Lösning till tentamensskrivning på kursen Linjär algebra, SF1604, den 12 mars 2013 kl

TMV142/186 Linjär algebra Z/TD

MVE520 Linjär algebra LMA515 Matematik, del C

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI Delkurs

Läsanvisningar och övningsuppgifter i MAA150, period vt Erik Darpö

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

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

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

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

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

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

Lösningar till några övningar inför lappskrivning nummer 3 på kursen Linjär algebra för D, vt 15.

Transkript:

UPPSALA UNIVERSITET MATEMATISKA INSTITUTIONEN Anders Johansson Linjär algebra och geometri I för Energi, Ma-kand., Frist. Höstterminen 2010 Kurslitteratur H. Anton, C. Rorres, Elementary Linear Algebra (Application version), 10:e upplagan, Wiley, 2010. Kapitel 1-4. Kurshemsida: http://www.math.uu.se/ andersj/linalg1/index.html Här finner du aktuell information om kursen, exempelvis utdelade papper i pdf-format. Undervisning Undervisning sker i form av föreläsningar (17 st.) och lektioner (8 st.). Föreläsningarna kommer främst att behandla den grundläggande teorin, medan lektionerna helt ägnas åt konkret problemlösning. Preliminär tidsplan Förel. Avsnitt 1 1.1 1.2 Linjära ekvationssystem, Gausselimination 2 1.1 1.2 Mer om linjära ekvationssystem 3 1.3 Matriser, matrisräkning 4 1.4 1.7 Matrisinvers, speciella typer av matriser 5 2.1 2.2 Determinanter 6 2.3 Cramers regel 7 Räkneövning 8 3.1 Vektorer i planet och rummet och R n 9 3.2 3.3 Skalärprodukt och ortogonalitet 10 3.4 Geometri hos linjära system 11 3.5 Vektorprodukt 12 Räkneövning 13 komp., 4.1 4.2 Vektorrum och delrum över R 14 komp., 4.3 4.5 Linjärt oberoende av vektorer, baser, koordinater 15 4.9 Linjära avbildningar från R n till R m 16 4.10,5.1 Egenskaper hos linjära avbildningar 17 Räkneövning 1

Examination Under kursens gång kommer en dugga att äga rum. Duggan kommer att vara 2 timmar lång och bestå av fyra uppgifter. Uppgifterna rättas och poängsätts. För att klara duggan krävs det 12 av 20 möjliga poäng. Sluttentamen består av 8 uppgifter om vardera 5 poäng. En student som har klarat duggan får den första uppgiften på tentan godkänd med 5 poäng och behöver inte lösa denna uppgift på tentan. På tentan krävs 18 poäng för betyget 3, 25 poäng för betyget 4, 32 poäng för betyget 5. Resultatet från duggan tillgodoräknas enbart vid det första tentamenstillfället. Mål För godkänt betyg på kursen skall studenten kunna lösa linjära ekvationssystem med Gausselimination och kunna redogöra för hur lösningen beror av koefficient- och totalmatrisernas rang. kunna räkna med matriser, beräkna matrisinverser och determinanter. kunna redogöra för vektorbegreppet, känna till och kunna använda räknelagarna för vektorer, kunna avgöra om vektorer är linjärt oberoende, känna till begreppen bas och koordinat; kunna redogöra för begreppen skalärprodukt och vektorprodukt, samt kunna beräkna sådana produkter och tolka dem geometriskt; känna till linjens och planets ekvationer samt kunna använda dessa för att beräkna skärningar och avstånd; veta vad som menas med rotationer, speglingar och ortogonala projektioner i planet och i rymden, samt kunna beräkna matriserna för sådana avbildningar; kunna tolka en m n - matris som en linjär avbildning från R n till R m ; kunna formulera viktigare resultat och satser inom kursens område; kunna använda kursens teori, metoder och tekniker för att lösa matematiska problem. 2

Tips Bearbeta varje föreläsning, senast till nästa föreläsning, genom att läsa föreläsningsanteckningar och läsa och lösa problem till motsvarande avsnitt i kursboken. Anteckna det som är oklart. Fråga vid nästa undervisningstillfälle. Diskutera uppgifter och teori med dina kurskamrater. Om något är oklart under en föreläsning eller en lektion, fråga direkt. Inför lektionerna, förbered dig genom att räkna så många som du hinner av de uppgifter som finns föreslagna på lektionsplaneringen nedan. På själva lektionen kan du då be om hjälp med sådana uppgifter som du har fastnat på. Ta vara på den s.k. Mattesupporten. Den är schemalagd i sal 2145 måndagar - torsdagar kl. 17.00-19.00. Där finns amanuenser att fråga om man behöver hjälp. 3

Lektion 1 Till lektion 1 rekommenderas följande uppgifter: Avsnitt 1.1, s. 9 10: 2(a c), 4(a c), 10, 11(c), 14(c), 15, 17, T/F(c,h) Avsnitt 1.2, s. 22 25: 1, 3(c d), 5, 6, 7, 9, 10, 11, 27, 30, 35, 41(a), T/F(a i). 1. Lös ekvationssystemet: för alla värden på konstanten a. Ytterligare ett par uppgifter: ax + y + 2z = 3 2x + (a + 2)y + z = 2 (1 a)x + y + z = 2 2. Lös ekvationssystemet: x + 2y + bz = 1 bx + y + z = 1 + b bx + 2by + b 2 z = 1 + b b 2 2bx + (1 + 2b)y + 2z = b för alla värden på konstanten b. Facit: 1. a ±1 : (x, y, z) = ( 1 1 a, 1 1 a, 2 a 1 a ), a = 1 : (x, y, z) = (t, 1 3t, 1 + t), t R, a = 1 : inga lösningar. 2. b 1 : inga lösningar, b = 1 : (x, y, z) = ( 1 3 + t, 1 3, t), t R. Lektion 2 Till lektion 2 rekommenderas följande uppgifter: Avsnitt 1.3, s. 35-38: 1(a c), 4(e,f,j), 5(a,b,d,e), 12(b), 13(a), T/F(a e,g,k o). Avsnitt 1.4, s. 49-51: 6, 17, 18(f), 28, 54, T/F(a,b,d f,j,k). Avsnitt 1.5, s. 58-60: 9, 15, 24 Ytterligare en uppgift: 1. För vilka värden på den reella konstanten a är matrisen a 0 1 A = 0 a 0 1 0 a 4

inverterbar? Bestäm A 1 för dessa värden på a. Facit: A inverterbar a 0, ±1. A 1 = 1 a(1 a 2 ) Om a 0, ±1 är a 2 0 a 0 1 a 2 0 a 0 a 2. Lektion 3 Till lektion 3 rekommenderas följande uppgifter: Avsnitt 1.6, s. 65-66: 8, 10, 16, 19, 23. Avsnitt 1.7, s. 71-73: 1, 3, 6, 33 Avsnitt 2.1, s. 98-100: 1, 13, 19(a,b), 34, 40. Avsnitt 2.2, s. 105-106: 5, 6, 7, 8, 15, 30, 31. Avsnitt 2.3, s. 109-111: 5, 7, 8, 16, 19, 26. Ytterligare några uppgifter: 1. Beräkna följande determinant D av ordning n 2: x a a... a a 0 x 0... 0 0 0 0 x... 0 0 D =......... 0 0 0... x 0 b b b... b x Lös även ekvationen D = 0 i de fall då a 0, b 0. 2. Beräkna följande determinant D av ordning n + 1: 1 a 0... 0 0 1 1 a... 0 0 1 1 1... 0 0 D n+1 =......... 1 1 1... 1 a 1 1 1... 1 1 Facit: 1. D = x n 2 (x 2 ab), D = 0 har rötterna ± ab och 0 (om n 3). 2. D n+1 = (1 a) n. 5

Lektion 4 Till lektion 4 rekommenderas följande uppgifter: Avsnitt 3.1, s. 128-130: 1, 3, 7(a), 9(a), 20, 26, 31, 32, 33. Avsnitt 3.2, s. 134-135: 1, 3(a,c), 9(b), 11, 15, 16, 19(a), 22, 25, 33. Avsnitt 3.3, s. 150-152: 1(b,c), 3(b,c), 5, 7. Lektion 5 Till lektion 5 rekommenderas följande uppgifter: Avsnitt 3.3, s. 150-152: 9, 12, 17, 19, 20, 21, 23, 33, 35, 37, 39. Avsnitt 3.4, s. 159-160: 1, 4, 5, 6, 9, 10, 15, 17, 21, 23. Avsnitt 3.5, s. 162-165: 1, 4, 13, 15, 17, 18, 19, 20, 27, 29, 31. Lektion 6 Till lektion 6 rekommenderas följande uppgifter: Avsnitt 4.1, s. 178-179: 5, 10. Avsnitt 4.2, s. 188-189: 1, 3, 15(a,b). Avsnitt 4.3, s. 199-200: 1, 2, 3, 9. Avsnitt 4.4, s. 207-208: 1, 2, 8 Uppgifter 1, 3, 5, 8 från bladet Blandade övningar i Linjär-9 Algebra, s. 8 i detta häfte Lektion 7 Till lektion 7 rekommenderas följande uppgifter: Avsnitt 4.9, s. 260-262: 5, 11, 14, 18(a,b), 22. Avsnitt 4.10, s. 271-272: 3, 5, 6, 9, 11, 15, 24, 25. Samt övriga uppgifter från bladet Blandade övningar i Linjär Algebra, s. 8-9 i detta häfte Lektion 8 Till lektion 8 rekommenderas följande uppgifter: Avsnitt 5.1, s.303-304: 1, 2, 3, 4, 5, 13. Samt valda uppgifter från gamla skrivningar. Samt de uppgifter från denna lista som ni inte hann med tidigare. 6

Blandade övningar i Linjär Algebra: linjärt oberoende, linjärt hölje, bas. 1. Låt u 1 = (1, 1, 0, 2), u 2 = (2, 1, 3, 1), u 3 = ( 1, 2, 3, 1), u 4 = ( 1, 0, 2, 1) vara vektorer i R 4. (a) Avgör om vektorerna u 1, u 2, u 3, u 4 är linjärt beroende eller oberoende. (b) Avgör om vektorerna v = (1, 3, 1, 4) och w = (2, 1, 1, 2) tillhör det linjära höljet span(u 1, u 2, u 3, u 4 ). Om vektorn v resp. w tillhör det linjära höljet, framställ den som en linjärkombination av vektorerna u 1, u 2, u 3, u 4. 2. För vilka värden av konstanten a R tillhör vektorn v = (1, a, 4, 1 a) det linjära höljet av vektorerna u 1 = (1, 1, 1, 1), u 2 = (2, 1, 2, 1) och u 3 = ( 1, 3, 1, 1) i R 4? 3. Avgör om vektorerna u 1 = (1, 0, 2), u 2 = (1, 1, 1), u 3 = (1, 2, 0) i R 3 är linjärt beroende eller oberoende. I fall de är linjärt beroende, finn bland u 1, u 2, u 3 en uppsättning vektorer som är linjärt oberoende och som spänner samma linjära hölje som u 1, u 2, u 3. 4. Visa att vektorerna v 1 = (1, 0, 2, 1), v 2 = (1, 1, 1, 2), v 3 = (1, 2, 0, 3), v 4 = (2, 1, 1, 3) är linjärt beroende. Uttryck en av de som en linjär kombination av de övriga. Finn bland dem en uppsättning av linjärt oberoende vektorer som har samma linjära hölje som vektorerna v 1, v 2, v 3, v 4. 5. Låt u 1 = (1, 2, 1), u 2 = ( 1, 0, 1) vara två vektorer i R 3. Finn en ekvation som komponenterna x 1, x 2, x 3 måste uppfylla för att vektorn v = (x 1, x 2, x 3 ) R 3 skall tillhöra det linjära höljet span(u 1, u 2 ). Tolka resultatet geometriskt. För vektorer v som uppfyller ekvationen finn en framställning av v som en linjärkombination av u 1 och u 2. 6. (a) Avgör om vektorerna v 1 = (1, 2), v 2 = (2, 1) utgör en bas i R 2. Om så är fallet finn koordinaterna i denna bas v för vektorn F = (1, 1) och för vektorn w = (x 1, x 2 ). (b) Använd resultaten i del (a) för att dela upp kraftvektorn F = (1, 1) i R 2 i komposanter parallella med vektorerna v 1 och v 2 (d.v.s. finn F 1, F 2 sådana att F = F 1 + F 2 med F 1 v 1 och F 2 v 2 ). 7. (a) Avgör om vektorerna u 1 = (1, 1, 1), u 2 = (2, 0, 1), u 3 = (1, 1, 2) utgör en bas i R 3. Om så är fallet finn koordinaterna i denna bas u för vektorn F = (1, 1, 1) och för vektorn w = (x 1, x 2, x 3 ). (b) Vektorerna u 2 = (2, 0, 1), u 3 = (1, 1, 2) spänner upp ett plan π genom origo i R 3. Använd resultaten i del (a) av uppgiften för att framställa kraftvektorn F = (1, 1, 1) som summa av två komposanter F 1 och F 2, F = F 1 + F 2, där komposanten F 1 är parallell med vektorn u 1 = (1, 1, 1) och komposanten F 2 är parallell med planet π. 8. Avgör om vektorerna u 1 = (1, 0, 1, 1), u 2 = (1, 1, 1, 0), u 3 = (1, 1, 1, 1), u 4 = (2, 1, 3, 3) utgör en bas i R 4. Om så är fallet finn koordinaterna i denna bas u för vektorn F = (1, 1, 2, 1) och för vektorn w = (x 1, x 2, x 3, x 4 ). 7

Facit: 1. (a) Vektorerna u 1, u 2, u 3, u 4 är linjärt beroende. (b) v span(u 1, u 2, u 3, u 4 ), v = ( 2 3 )u 1 + 7 3 u 2 + 0 u 3 + 3u 4 w / span(u 1, u 2, u 3, u 4 ). 2. a = 2. (t.ex.), 3. Vektorerna u 1, u 2, u 3 är linjärt beroende. Vidare är t.ex. span(u 1, u 2, u 3 ) = span(u 1, u 2 ) och u 1, u 2 är linjärt oberoende. 4. T.ex. v 3 = v 1 + 2v 2. Det gäller att span(v 1, v 2, v 4 ) = span(v 1, v 2, v 3, v 4 ). 5. Ekvationen är x 1 x 2 + x 3 = 0. Geometrisk tolkning: vektorerna u 1, u 2 spänner upp ett plan π genom origo i R 3. Planet π har ekvationen x 1 x 2 +x 3 = 0. Vektorn v = (x 1, x 2, x 3 ) tillhör det linjära höljet span(u 1, u 2 ) omm v ligger i (= är parallell med) detta plan. Om v = (x 1, x 2, x 3 ) med x 1 x 2 + x 3 = 0 blir v = c 1 u 1 + c 2 u 2 med c 1 = 1 2 x 2, c 2 = x 1 + 1 2 x 2. 6. (a) Ja, v = (v 1, v 2 ) utgör en bas i R 2. F = ( 3 5, 1 5 ) v. w = (x 1, x 2 ) = ( 1 5 x 1 + 2 5 x 2 2, 5 x 1 1 5 x 2) v. (b) F 1 = 3 5 v 1 = 3 5 (1, 2) och F 2 = 1 5 v 2 = 1 5 (2, 1). 7. (a) Ja, u = (u 1, u 2, u 3 ) utgör en bas i R 3. F = ( 2, 1, 1) u. w = ( 1 2 x 1 3 2 x 1 2 x 3, 2 x 1 + 1 2 x 2, 1 2 x 1 + 1 2 x 2 + x 3 ) u. (b) F 1 = 2u 1 = ( 2, 2, 2) och F 2 = u 2 + u 3 = (3, 1, 3). 8. Ja, u = (u 1, u 2, u 3, u 4 ) utgör en bas i R 4, F = (5, 1, 1, 1) u, w = (2x 1 + x 2 + 3x 3 4x 4, x 3 + x 4, x 1 x 2 x 4, x 1 x 3 + 2x 4 ) u. 8