MMA129 Linear Algebra academic year 2015/16

Relevanta dokument
1. Find for each real value of a, the dimension of and a basis for the subspace

for M, the matrix of the linear transformation F : R 3 M defined as x1 + x F ((x 1, x 2, x 3 )) = 2 + x 3 2x 1 + x 2 + 3x 3

is a basis for M. Also, find the coordinates of the matrix M = with respect to the basis M 1, M 2, M 3.

is introduced. Determine the coefficients a ij in the expression for, knowing that the vectors (1, 0, 1), (1, 1, 1), (0, 1, 1) constitute an ON-basis.

2. Let the linear space which is spanned by the functions p 1, p 2, p 3, where p k (x) = x k, be equipped with the inner product p q = 1

, m 3 = 3. Determine for each real α and for each real β 0 the geometric meaning of the equation x 2 + 2y 2 + αz 2 + 2xz 4yz = β.

the standard scalar product, i.e. L E 4. Find the orthogonal projection of the vector w = (2, 1, 2, 1) on the orthogonal complement L of L (where

For which values of α is the dimension of the subspace U V not equal to zero? Find, for these values of α, a basis for U V.

och v = 1 och vektorn Svar 11x 7y + z 2 = 0 Enligt uppgiftens information kan vi ta vektorerna 3x + 2y + 2z = 1 y z = 1 6x + 6y + 2z = 4

and u = och x + y z 2w = 3 (a) Finn alla lösningar till ekvationssystemet

Pre-Test 1: M0030M - Linear Algebra.

(D1.1) 1. (3p) Bestäm ekvationer i ett xyz-koordinatsystem för planet som innehåller punkterna

Tentamen i Matematik 3: M0031M.

and Mathematical Statistics Gerold Jäger 9:00-15:00 T Compute the following matrix

2. Find, for each real value of β, the dimension of and a basis for the subspace

denna del en poäng. 1. (Dugga 1.1) och v = (a) Beräkna u (2u 2u v) om u = . (1p) och som är parallell

Lösningsförslag obs. preliminärt, reservation för fel

1 Find the area of the triangle with vertices A = (0,0,1), B = (1,1,0) and C = (2,2,2). (6p)

8 < x 1 + x 2 x 3 = 1, x 1 +2x 2 + x 4 = 0, x 1 +2x 3 + x 4 = 2. x 1 2x 12 1A är inverterbar, och bestäm i så fall dess invers.

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

6. a) Visa att följande vektorer är egenvektorer till matrisen A = , och ange motsvarande

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

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.

Isometries of the plane

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

1. Compute the following matrix: (2 p) 2. Compute the determinant of the following matrix: (2 p)

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.

Linjär algebra F1, Q1, W1. Kurslitteratur

Crash Course Algebra och geometri. Ambjörn Karlsson c januari 2016

Uppgifter, 2015 Tillämpad linjär algebra

Tentamen i Matematik 2: M0030M.

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

SF1624 Algebra och geometri

Uppgifter, 2014 Tillämpad linjär algebra

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. t 2

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

6.1 Skalärprodukt, norm och ortogonalitet. TMV141 Linjär algebra E VT 2011 Vecka 6. Lärmål 6.1. Skalärprodukt. Viktiga begrepp

Inför tentamen i Linjär algebra TNA002.

ax + y + 4z = a x + y + (a 1)z = 1. 2x + 2y + az = 2 Ange dessutom samtliga lösningar då det finns oändligt många.

Tentamen i Matematik 2: M0030M.

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till modelltentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

LÖSNINGAR LINJÄR ALGEBRA LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK

LINJÄR ALGEBRA II LEKTION 3

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

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

16.7. Nollrum, värderum och dimensionssatsen

16.7. Nollrum, värderum och dimensionssatsen

Lösningar till MVE021 Linjär algebra för I

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

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

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Stöd inför omtentamen i Linjär algebra TNA002.

MVE022 Urval av bevis (på svenska)

LINJÄR ALGEBRA II LEKTION 8+9

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

TMV166 Linjär algebra för M, vt 2016

SF1624 Algebra och geometri

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

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

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

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

Linjär Algebra, Föreläsning 9

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

November 24, Egenvärde och egenvektor. (en likformig expansion med faktor 2) (en rotation 30 grader moturs)

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

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

1 Linjära ekvationssystem. 2 Vektorer

Linjär algebra på några minuter

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

Instuderingsuppgifter & Läsanvisningar till Linjär Algebra II för lärare

1. Find an equation for the line λ which is orthogonal to the plane

. Bestäm Rez och Imz. i. 1. a) Låt z = 1+i ( b) Bestäm inversen av matrisen A = (3p) x + 3y + 4z = 5, 3x + 2y + 7z = 3, 2x y + z = 4.

A = x

LÖSNINGAR TILL LINJÄR ALGEBRA kl LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK

LINJÄR ALGEBRA II LEKTION 6

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Sammanfattning av föreläsningarna

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

KTH, Matematik. Övningar till Kapitel , 6.6 och Matrisframställningen A γ av en rotation R γ : R 2 R 2 med vinkeln γ är

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

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

Veckoblad 3, Linjär algebra IT, VT2010

LYCKA TILL! kl 8 13

TMV166 Linjär Algebra för M. Tentamen

12.6 Heat equation, Wave equation

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

x + y z = 2 2x + 3y + z = 9 x + 3y + 5z = Gauss-Jordan elemination ger: Area = 1 2 AB AC = 4. Span(1, 1 + x, x + x 2 ) = P 2.

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

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

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

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

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Linjär algebra I, vt 12 Vecko PM läsvecka 4

Linjär algebra på 2 45 minuter

Problemsamling i Linjär Algebra II. Erik Darpö

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.

Vektorgeometri för gymnasister

Transkript:

MMA129 Linear Algebra academic year 2015/16 Assigned problems Set 1 (4) Vector spaces 1. Which of the sets equipped with the operations addition and scalar multiplication M a = {(x 1 x 2 ) R 2 : 3x 1 2x 2 = 1} M b = {(x 1 x 2 ) R 2 : x 1 x 2 = 0} M c = {(x 1 x 2 ) R 2 : 99x 1 + 100x 2 = 0} M d = {(x 1 x 2 ) R 2 : x 1 x 2 0} are vector spaces (synonymously linear spaces )? Explain! 2. Prove that the vectors v 1 v 2 v 3 v 4 R 4 where v 1 = (2 3 1 3) v 2 = (3 5 4 4) v 3 = (3 7 2 6) v 4 = (5 7 0 8) are linearly dependent. Can the vectors v 3 and v 4 be written as linear combinations of the other vectors? 3. ind a basis for the subspace M of R 4 whose vectors forms the set M = {(x 1 x 2 x 3 x 4 ) R 4 : 2x 1 x 2 +4x 4 = 0 x 1 2x 3 +3x 4 = 0 4x 1 3x 2 2x 3 = 0}. Also state the dimension of M. 4. In the linear space P 2 of polynomial functions of degree less than or equal to 2 is p 0 p 1 p 2 where p n (x) = x n a basis (easily proven). Prove that also the polynomial functions p q r definied by p(x) = 1 + x 2 q(x) = 2 + 2x x 2 r(x) = 6 + 3x + 2x 2 is a basis of P 2 and determine in that basis the coordinates of the polynomial function having the polynomial 2 + 3x 4x 2. 5. The vectors u v w have the coordinates ( 6 2 3) ( 10 3 4) and (7 2 3) respectively in the ordered basis e 1 e 2 e 3. Prove that there exists a basis ẽ 1 ẽ 2 ẽ 3 in which the vectors have the coordinates (2 3 1) ( 1 1 1) and (3 1 2) respectively and state the change-of-basis matrix from e 1 e 2 e 3 to ẽ 1 ẽ 2 ẽ 3. 6. Let M be the linear space of all real-valued 2 2-matrices. ind for each value of a the dimension of the subspace U of M spanned by the matrices ( ) ( ) ( ) ( ) 1 5 0 a 1 2 2 7 4 1 a a 0 3 a a + 4 a 4 and find a basis in each case. Also find all values of a for which the matrix ( ) 1 1 A = 4 5 belong to U and find for those a the coordinates for A in the chosen basis respectively.

MMA129 Linear Algebra academic year 2015/16 Assigned problems Set 2 (4) Linear transformations 1. The linear operator : R 3 R 3 is defined by (2 0 1) (7 7 1) (1 1 1) ( 2 1 0) (1 2 0) ind the matrix of relative to the standard basis. Is bijective? (4 5 5). 2. Suppose that an origin has been chosen in a two-dimensional space and that coordinates of points are used for characterizing plane figures. ind the matrix of the linear transformation which transfer the rectangle with vertices at the points (0 0) (2 0) (2 1) and (0 1) on the quadrat with the corresponding vertices in (0 0) (0 4) ( 4 4) and ( 4 0) respectively. 3. Describe analytically (with a matrix relative to the standard basis) the linear operator which projects the vectors of 3-space along the vector (1 2 3) on the linear space M = {(x 1 x 2 x 3 ) R 3 : x 1 + x 2 + x 3 = 0}. 4. The linear transformation : R 4 R 3 is defined by (x 1 x 2 x 3 x 4 ) = (5x 1 +11x 2 13x 3 +17x 4 2x 1 +8x 2 16x 3 +14x 4 3x 1 +6x 2 6x 3 +9x 4 ). ind a basis for the image of and a basis for the kernel of. Also state the dimensions of the spaces in question. NOTE: The notation (x 1 x 2 x 3 x 4 ) should really be ((x 1 x 2 x 3 x 4 )) since (x 1 x 2 x 3 x 4 ) R 4 denotes the vector which maps. The notation with only one layer of parentheses is nevertheless of practical reasons the ususal. 5. In the standard basis e 1 e 2 e 3 the linear operator : R 3 R 3 has the matrix 2 1 4 1 3 1. 4 2 3 ind the matrix of in the basis e 1 e 2 e 1 + e 3 e 2 e 3. 6. Let P 3 be the linear space of polynomial functions of degree 3 and define by (p) = p 3p + p a transformation : P 3 P 3. Prove that is a linear operator on P 3 and that has an inverse. In the context specify the matrices of and 1 preferable in the basis p 0 p 1 p 2 p 3 where p n (x) = x n. inish with showing how the polynomial 2 + x + x 3 is mapped by and is restored by 1 (and then for comparison both with the linear transformation and with its matrix).

MMA129 Linear Algebra academic year 2015/16 Assigned problems Set 3 (4) Euclidean spaces 1. ind the values of a for which g(u v) = x 1 y 1 + 5x 2 y 2 + ax 3 y 3 + 2(x 1 y 2 + x 2 y 1 ) + 3(x 1 y 3 + x 3 y 1 ) + 4(x 2 y 3 + x 3 y 2 ) defines an inner product (synonymously scalar product ) in R 3. 2. ind the length of the vector 2e 1 e 2 + 3e 3 in the Euclidean space E for which the inner product is fixed as u v = 3x 1 y 1 + 4x 2 y 2 + x 3 y 3 where (x 1 x 2 x 3 ) and (y 1 y 2 y 3 ) are the coordinates of u and v respectively in the basis e 1 e 2 e 3. 3. The vectors u and v have the lengths 5 and 3 respectively in an Euclidean space E and satisfies the relation 2u v v = 7. ind the length of the vector u + v. 4. Let M = span{(1 0 1 1) (0 1 1 1) (1 1 0 0)} E 4. ind dim(m) and by the Gram-Schmidt orthonormalization process an orthonormal basis for M. 5. Let M = {(x 1 x 2 x 3 x 4 ) E 4 : x 1 x 2 + x 4 = 0 2x 1 + x 3 + x 4 = 0}. ind the orthogonal projection of the vector u = (1 2 3 4) on the orthogonal complement M of M. 6. Let P 2 be the linear space of polynomial functions of degree less than or equal to 2 and equip it with scalar product p q = 1 0 p(t)q(t) dt. Determine an ON-basis for the subspace N = {p P 2 : p(0) = 0}. 7. Can : E E be an isometric transformation if it in some basis has the matrix 1 0 0 3 2 0? 0 0 1

MMA129 Linear Algebra academic year 2015/16 Assigned problems Set 4 (4) Spectral theory and quadratic forms 1. The linear operator : E 3 E 3 has the matrix 7 2 1 A = 2 10 2 1 2 7 relative to the standard basis. Prove that is diagonalizable i.e. that there exists a basis of eigenvectors of and determine the matrix à of relative to that basis. inally find an orthogonal change-of-basis matrix S in the relation à = S 1 AS between the matrices of in the two bases. 2. Let h be a quadratic form on E 3 defined by h(u) = 4x 2 1 + 3x 2 2 + 2x 2 3 4x 1 x 2 4x 2 x 3. ind the symmetric matrix of the form. Then write h(u) on a diagonal form in a new orthonormal basis and state the basis. inally find min u =1 h(u) and max u =1 h(u). 3. The linear operator : R 3 R 3 has the matrix 1 β 3 2 β 1 β β + 1 β 3 β relative to the basis e 1 e 2 e 3. ind the β R for which the operator är diagonalizable and state for each of those β a basis of eigenvectors. 4. Let h be a quadratic form on R 3 defined by h(u) = x 2 1 x 2 2 + x 2 3 + 2x 1 x 2 + 4x 1 x 3 6x 2 x 3. a) Determine the rank and the signature of the form. b) Of which types are the quadrics h(u) = 1 and h(u) = 1 respectively? 5. Let (x y z) be coordinates in an orthonormal system. Describe the surface 5(x 2 + y 2 + z 2 ) + 2(xy + yz + zx) = 2 in detail i.e. determine the type of surface its principal axes etc.

MMA129 Linjär algebra läsåret 2015/16 Inlämningsuppgifter Omgång 1 (4) Vektorrum 1. Vilka av de med operationerna addition och skalärmultiplikation utrustade mängderna M a = {(x 1 x 2 ) R 2 : 3x 1 2x 2 = 1} M b = {(x 1 x 2 ) R 2 : x 1 x 2 = 0} M c = {(x 1 x 2 ) R 2 : 99x 1 + 100x 2 = 0} M d = {(x 1 x 2 ) R 2 : x 1 x 2 0} är vektorrum (synonymt linjära rum )? örklara! 2. Visa att vektorerna v 1 v 2 v 3 v 4 R 4 där v 1 = (2 3 1 3) v 2 = (3 5 4 4) v 3 = (3 7 2 6) v 4 = (5 7 0 8) är linjärt beroende. Kan vektorerna v 3 och v 4 skrivas som linjärkombinationer av de övriga vektorerna? 3. Bestäm en bas för det till R 4 linjära underrum vars vektorer bildar mängden M = {(x 1 x 2 x 3 x 4 ) R 4 : 2x 1 x 2 +4x 4 = 0 x 1 2x 3 +3x 4 = 0 4x 1 3x 2 2x 3 = 0}. Ange även dimensionen av M. 4. I det linjära rummet P 2 av polynomfunktioner av grad högst 2 är p 0 p 1 p 2 där p n (x) = x n en bas (visas enkelt). Visa att även polynomfunktionerna p q r definierade genom p(x) = 1 + x 2 q(x) = 2 + 2x x 2 r(x) = 6 + 3x + 2x 2 är en bas för P 2 och bestäm i denna bas koordinaterna för den polynomfunktion som har polynomet 2 + 3x 4x 2. 5. Vektorerna u v w har i den ordnade basen e 1 e 2 e 3 koordinaterna ( 6 2 3) ( 10 3 4) respektive (7 2 3). Visa att det finns en bas ẽ 1 ẽ 2 ẽ 3 i vilken vektorerna har koordinaterna (2 3 1) ( 1 1 1) respektive (3 1 2) och ange basbytesmatrisen från e 1 e 2 e 3 till ẽ 1 ẽ 2 ẽ 3. 6. Låt M vara det linjära rummet av alla reellvärda 2 2-matriser. Bestäm för varje värde på a dimensionen av det underrum U till M vilket spänns upp av matriserna ( ) ( ) ( ) ( ) 1 5 0 a 1 2 2 7 4 1 a a 0 3 a a + 4 a 4 och bestäm en bas i respektive fall. Bestäm även alla värden på a för vilka matrisen ( ) 1 1 A = 4 5 tillhör U och ange för dessa a koordinaterna för A i respektive vald bas.

MMA129 Linjär algebra läsåret 2015/16 Inlämningsuppgifter Omgång 2 (4) Linjära avbildningar 1. Den linjära operatorn : R 3 R 3 definieras genom (2 0 1) (7 7 1) (1 1 1) ( 2 1 0) (1 2 0) Bestäm :s matris i standardbasen. Är bijektiv? (4 5 5). 2. Antag att ett origo har valts i ett tvådimensionellt rum och att koordinater för punkter används för att karakterisera plana figurer. Bestäm matrisen för den linjära avbildning som överför rektangeln med hörn i punkterna (0 0) (2 0) (2 1) och (0 1) på kvadraten med motsvarande hörn i (0 0) (0 4) ( 4 4) respektive ( 4 0). 3. Beskriv analytiskt (med en matris i standardbasen) den linjära operator som projicerar 3-rummets vektorer längs vektorn (1 2 3) på det linjära rummet M = {(x 1 x 2 x 3 ) R 3 : x 1 + x 2 + x 3 = 0}. 4. Den linjära avbildningen : R 4 R 3 ges av (x 1 x 2 x 3 x 4 ) = (5x 1 +11x 2 13x 3 +17x 4 2x 1 +8x 2 16x 3 +14x 4 3x 1 +6x 2 6x 3 +9x 4 ). Bestäm en bas för :s värderum V ( ) och en bas för :s nollrum N( ). Ange även dimensionerna av rummen ifråga. NOT: Beteckningssättet (x 1 x 2 x 3 x 4 ) borde egentligen vara ((x 1 x 2 x 3 x 4 )) eftersom (x 1 x 2 x 3 x 4 ) R 4 betecknar den vektor som avbildar. Skrivsättet med endast ett lager av parenteser är dock av praktiska skäl det vanliga. 5. Den linjära operatorn : R 3 R 3 har i standardbasen e 1 e 2 e 3 avbildningsmatrisen 2 1 4 1 3 1. 4 2 3 Bestäm :s matris i basen e 1 e 2 e 1 + e 3 e 2 e 3. 6. Låt P 3 vara det linjära rummet av polynomfunktioner av grad 3 och definiera genom (p) = p 3p + p en avbildning : P 3 P 3. Visa att är en linjär operator på P 3 och att har en invers. Specificera i sammanhanget matriserna för och 1 och då lämpligen i basen p 0 p 1 p 2 p 3 där p n (x) = x n. Avsluta med att visa hur polynomet 2 + x + x 3 avbildas av och återställs av 1 (och då för jämförelsens skull både med den linjära avbildningen och med dess avbildningsmatris)

MMA129 Linjär algebra läsåret 2015/16 Inlämningsuppgifter Omgång 3 (4) Euklidiska rum 1. Ange för vilka värden på a som g(u v) = x 1 y 1 + 5x 2 y 2 + ax 3 y 3 + 2(x 1 y 2 + x 2 y 1 ) + 3(x 1 y 3 + x 3 y 1 ) + 4(x 2 y 3 + x 3 y 2 ) definierar en inre produkt (synonymt skalärprodukt ) i R 3. 2. Bestäm längden av vektorn 2e 1 e 2 + 3e 3 i det euklidiska rum E för vilket skalärprodukten är fixerad till u v = 3x 1 y 1 + 4x 2 y 2 + x 3 y 3 där (x 1 x 2 x 3 ) och (y 1 y 2 y 3 ) är koordinaterna för u respektive v i basen e 1 e 2 e 3. 3. Vektorerna u och v har i ett euklidiskt rum E längderna 5 respektive 3 och satisfierar relationen 2u v v = 7. Bestäm längden av vektorn u + v. 4. Låt M = span{(1 0 1 1) (0 1 1 1) (1 1 0 0)} E 4. Bestäm dim(m) och med Gram-Schmidts ortogonaliseringsmetod en ON-bas för M. 5. Låt M = {(x 1 x 2 x 3 x 4 ) E 4 : x 1 x 2 + x 4 = 0 2x 1 + x 3 + x 4 = 0}. Bestäm den ortogonala projektionen av vektorn u = (1 2 3 4) på det ortogonala komplementet M till M. 6. Låt P 2 vara det linjära rummet av polynomfunktioner av grad högst 2 och utrusta det med skalärprodukten p q = 1 0 p(t)q(t) dt. Bestäm en ON-bas för delrummet N = {p P 2 : p(0) = 0}. 7. Kan : E E vara en isometrisk avbildning om den i någon bas har matrisen 1 0 0 3 2 0? 0 0 1

MMA129 Linjär algebra läsåret 2015/16 Inlämningsuppgifter Omgång 4 (4) Spektralteori och kvadratiska former 1. Den linjära operatorn : E 3 E 3 ges i standardbasen av matrisen 7 2 1 A = 2 10 2. 1 2 7 Visa att är diagonaliserbar dvs att det finns en bas av egenvektorer till och bestäm :s matris à i denna bas. Bestäm slutligen en ortogonal basbytesmatris S i sambandet à = S 1 AS mellan avbildningsmatriserna i de två baserna. 2. Låt h vara en kvadratisk form på E 3 definierad genom h(u) = 4x 2 1 + 3x 2 2 + 2x 2 3 4x 1 x 2 4x 2 x 3. Bestäm den symmetriska matris som hör till formen. Skriv sedan h(u) på diagonalform i en ny ON-bas och ange basen. Bestäm slutligen min u =1 h(u) och max u =1 h(u). 3. Den linjära operatorn : R 3 R 3 har i basen e 1 e 2 e 3 matrisen 1 β 3 2 β 1 β. β + 1 β 3 β Bestäm de β R för vilka operatorn är diagonaliserbar och ange för var och en av dessa β en bas av egenvektorer till. 4. Låt h vara en kvadratisk form på R 3 definierad genom h(u) = x 2 1 x 2 2 + x 2 3 + 2x 1 x 2 + 4x 1 x 3 6x 2 x 3. a) Bestäm formens rang och signatur. b) Av vilka typer är andragradsytorna h(u) = 1 respektive h(u) = 1? 5. Låt (x y z) vara koordinaterna i ett ON-system. Beskriv i detalj ytan 5(x 2 + y 2 + z 2 ) + 2(xy + yz + zx) = 2. dvs. finn typen av yta dess principalaxlar m.m.)