Slaskövning2

SamverkanLinalgLIU

(Skillnad mellan versioner)
Hoppa till: navigering, sök
Nuvarande version (17 september 2010 kl. 07.41) (redigera) (ogör)
 
(56 mellanliggande versioner visas inte.)
Rad 1: Rad 1:
-
3.1
+
Vi antar nedan att <math>\underline{\boldsymbol{e}}=\{\boldsymbol{e}_1,\boldsymbol{e}_2 \}</math> och <math>\underline{\boldsymbol{e}}=\{\boldsymbol{e}_1,\boldsymbol{e}_2,\boldsymbol{e}_3\}</math> är en bas (ON-bas där det krävs) för planet resp. rummet.
-
Vi vet att <math>|\boldsymbol{u}|=3</math>, <math>|\boldsymbol{v}|=4</math> och <math>|\boldsymbol{u-v}|=5</math>. Beräkna <math>\boldsymbol{u}\cdot\boldsymbol{v}</math>.
+
-
{{#NAVCONTENT:
+
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.1===
 +
Vi vet att <math>|\boldsymbol{u}|=3</math>, <math>|\boldsymbol{v}|=4</math> och <math>|\boldsymbol{u-v}|=5</math>.
 +
Beräkna skalärprodukten <math>\boldsymbol{u}\cdot\boldsymbol{v}</math>.
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
Svar|Svar till övning 3.1|
Svar|Svar till övning 3.1|
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.1}}
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.1}}
-
3.2
+
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.2===
För vilka värden på <math>a</math> är vektorerna
För vilka värden på <math>a</math> är vektorerna
-
<math>\boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}x_1x_2\\ x_2^2\\x_2+x_3\end{pmatrix}</math> och <math>\boldsymbol{v}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}x_1x_2\\ x_2^2\\x_2+x_3\end{pmatrix}</math> ortogonala?
+
<math>\boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}a\\ -2\\1\end{pmatrix}</math> och <math>\boldsymbol{v}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2a\\a\\-4\end{pmatrix}</math> ortogonala?
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.2|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.2}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.3===
 +
Bestäm en enhetsvektor i <math>yz</math>-planet som är vinkelrät mot vektorn <math>\boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\2\\-1\end{pmatrix}</math>.
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.3|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.3}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.4===
 +
Bestäm en vektor som bildar lika stora vinklar med vektorerna <math>\boldsymbol{v}_1=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix}</math>,
 +
<math>\boldsymbol{v}_2=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}</math> och <math>\boldsymbol{v}_3=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\0\\0\end{pmatrix}</math>.
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.4|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.4}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.5===
 +
Antag att <math>\boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2\\-3\\6\end{pmatrix}</math> och <math>\boldsymbol{v}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\2\\2\end{pmatrix}</math>.
 +
 
 +
# Bestäm projektionen av <math>\boldsymbol{u}</math> på <math>\boldsymbol{v}</math> samt dess längd, dvs <math>\boldsymbol{u}_{\parallel\boldsymbol{v}}</math> samt <math>|\boldsymbol{u}_{\parallel\boldsymbol{v}}|</math>.
 +
# Bestäm <math>\boldsymbol{v}_{\parallel\boldsymbol{u}}</math> samt <math>|\boldsymbol{v}_{\parallel\boldsymbol{u}}|</math>.
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.5|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.5}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.6===
 +
Låt <math>\boldsymbol{v}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2\\2\\1\end{pmatrix}</math>. Dela upp vektorn <math>\boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}7\\-2\\3\end{pmatrix}</math> som en summa
 +
<center><math>\boldsymbol{u}=\boldsymbol{u}_{\parallel\boldsymbol{v}}+\boldsymbol{u}_{\perp\boldsymbol{v}},</math></center>
 +
där <math>\boldsymbol{u}_{\parallel\boldsymbol{v}}</math> är parallell med vektorn <math>\boldsymbol{v}</math> och <math>\boldsymbol{u}_{\perp\boldsymbol{v}}</math> är ortogonal mot <math>\boldsymbol{v}</math>.
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.6|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.6}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.7===
 +
Bestäm vinkeln mellan vektorerna <math>\boldsymbol{u}</math> och <math>\boldsymbol{v}</math> då man vet att <math>\boldsymbol{u}+3\boldsymbol{v}</math> är ortogonal mot <math>2\boldsymbol{u}-\boldsymbol{v}</math> och
 +
<math>\boldsymbol{u}+7\boldsymbol{v}</math> är ortogonal mot <math>2\boldsymbol{u}+\boldsymbol{v}</math>.
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.7|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.7}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.8===
 +
Antag att <math>\boldsymbol{v}_1=\begin{pmatrix}2\\1\\-1\end{pmatrix}</math> och <math>\boldsymbol{v}_2=\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix}</math>. Undersök om
 +
{| width="100%" cellspacing="10px"
 +
|a)
 +
|width="33%" |
 +
<math>\boldsymbol{u}_1=\begin{pmatrix}4\\1\\-5\end{pmatrix}</math>
 +
|b)
 +
|width="33%" | <math>\boldsymbol{u}_2=\begin{pmatrix}4\\3\\2\end{pmatrix}</math>
 +
|c)
 +
|width="33%" | <math>\boldsymbol{u}_3=\begin{pmatrix}-9\\-7\\-3\end{pmatrix}</math>
 +
|}
 +
kan skrivas som en linjärkombination i mängden <math>\{\boldsymbol{v}_{1},\boldsymbol{v}_{2}\}</math>.
 +
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar Övning 3.8|Tips och lösning till a)|Tips och lösning till övning 3.8a|Tips och lösning till b)|Tips och lösning till övning 3.8b|Tips och lösning till c)|Tips och lösning till övning 3.8c}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.9===
 +
Avgör vilka av följande följder av rumsvektorer som är linjärt oberoende
 +
 +
{| width="100%" cellspacing="10px"
 +
|a)
 +
|width="33%" | <math>\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix},\ \begin{pmatrix}3\\1\\2\end{pmatrix}</math>
 +
|b)
 +
|width="33%" | <math>\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix},\ \begin{pmatrix}3\\1\\2\end{pmatrix},\ \begin{pmatrix}0\\2\\1\end{pmatrix}</math>
 +
|c)
 +
|width="33%" | <math>\begin{pmatrix}0\\1\\1\end{pmatrix},\ \begin{pmatrix}1\\0\\1\end{pmatrix},\ \begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}</math>
 +
|}
 +
</div>{{#NAVCONTENT:Svar|Svar till övning 3.9|Tips och lösning till a)|Tips och lösning till övning 3.9a|Tips och lösning till b)|Tips och lösning till övning 3.9b|Tips och lösning till c)|Tips och lösning till övning 3.9c}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.10===
 +
Visa att vektorn <math>\boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2\\-7\\1\end{pmatrix}</math> ligger i samma plan som vektorerna
 +
<math>\boldsymbol{v}_1=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2\\-1\\3\end{pmatrix}</math> och
 +
<math>\boldsymbol{v}_2=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\1\\2\end{pmatrix}</math>. Bestäm koordinaterna för <math>\boldsymbol{u}</math> i basen <math>\{\boldsymbol{v}_{1},\boldsymbol{v}_{2}\}</math>.
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.10|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.10}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.11===
 +
Ligger vektorerna <math>\boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\-2\\1\end{pmatrix}</math>,
 +
<math>\boldsymbol{v}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2\\-1\\-1\end{pmatrix}</math> och
 +
<math>\boldsymbol{w}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}-1\\-4\\5\end{pmatrix}</math> i samma plan?
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.11|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.11}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.15===
 +
Visa att
 +
<center><math>
 +
\left\{\begin{array}{lcl}\boldsymbol{f}_1&=&-\boldsymbol{e}_1+2\boldsymbol{e}_2\\ \boldsymbol{f}_2&=&3\boldsymbol{e}_1+4\boldsymbol{e}_2\end{array}\right.
 +
</math></center>
 +
är en bas och bestäm koordinaterna för <math>\boldsymbol{u}=4\boldsymbol{e}_1+2\boldsymbol{e}_2</math> i basen
 +
<math>\underline{\boldsymbol{f}}=\{\boldsymbol{f}_{1},\boldsymbol{f}_{2}\}</math>.
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.15|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.15}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
<div class="ovning">
 +
===Övning 3.16===
 +
Visa att
 +
<center><math>
 +
\left\{\begin{array}{lcl}
 +
\boldsymbol{f}_1&=&\boldsymbol{e}_1+2\boldsymbol{e}_2\\
 +
\boldsymbol{f}_1&=&\boldsymbol{e}_1+\boldsymbol{e}_2-\boldsymbol{e}_3\\
 +
\boldsymbol{f}_2&=&\boldsymbol{e}_2-\boldsymbol{e}_3\end{array}\right.
 +
</math></center>
 +
är en bas och bestäm koordinaterna för <math>\boldsymbol{u}=2\boldsymbol{e}_1+3\boldsymbol{e}_2-2\boldsymbol{e}_3</math> i basen
 +
<math>\underline{\boldsymbol{f}}=\{\boldsymbol{f}_{1},\boldsymbol{f}_{2},\boldsymbol{f}_3\}</math>.
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.16|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.16}}
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
 +
 
-
Hej hopp
+
<div class="ovning">
-
<center><math>{\rm a)}\ F(\boldsymbol{u})=\boldsymbol{u}\times\boldsymbol{a}\qquad{\rm b)}\ F(\boldsymbol{u})=(\boldsymbol{u}|\boldsymbol{a})\boldsymbol{a}\qquad{\rm c)}\ F(\boldsymbol{u})=(\boldsymbol{u}|\boldsymbol{a})\boldsymbol{u}.</math></center>
+
===Övning 3.17===
 +
Visa att
 +
<center><math>
 +
\left\{\begin{array}{lcl}
 +
\boldsymbol{f}_1&=&\boldsymbol{e}_2+\boldsymbol{e}_3\\
 +
\boldsymbol{f}_1&=&-\boldsymbol{e}_1+2\boldsymbol{e}_2+\boldsymbol{e}_3\\
 +
\boldsymbol{f}_2&=&\boldsymbol{e}_1+2\boldsymbol{e}_3\end{array}\right.
 +
</math></center>
 +
är en bas för rummet. Vilka vektorer har samma koordinater i de båda baserna?
 +
</div>{{#NAVCONTENT:
 +
Svar|Svar till övning 3.17|
 +
Tips och lösning|Tips och lösning till övning 3.17}}

Nuvarande version

Vi antar nedan att \displaystyle \underline{\boldsymbol{e}}=\{\boldsymbol{e}_1,\boldsymbol{e}_2 \} och \displaystyle \underline{\boldsymbol{e}}=\{\boldsymbol{e}_1,\boldsymbol{e}_2,\boldsymbol{e}_3\} är en bas (ON-bas där det krävs) för planet resp. rummet.



Innehåll

Övning 3.1

Vi vet att \displaystyle |\boldsymbol{u}|=3, \displaystyle |\boldsymbol{v}|=4 och \displaystyle |\boldsymbol{u-v}|=5. Beräkna skalärprodukten \displaystyle \boldsymbol{u}\cdot\boldsymbol{v}.


Övning 3.2

För vilka värden på \displaystyle a är vektorerna \displaystyle \boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}a\\ -2\\1\end{pmatrix} och \displaystyle \boldsymbol{v}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2a\\a\\-4\end{pmatrix} ortogonala?



Övning 3.3

Bestäm en enhetsvektor i \displaystyle yz-planet som är vinkelrät mot vektorn \displaystyle \boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\2\\-1\end{pmatrix}.



Övning 3.4

Bestäm en vektor som bildar lika stora vinklar med vektorerna \displaystyle \boldsymbol{v}_1=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix}, \displaystyle \boldsymbol{v}_2=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix} och \displaystyle \boldsymbol{v}_3=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\0\\0\end{pmatrix}.



Övning 3.5

Antag att \displaystyle \boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2\\-3\\6\end{pmatrix} och \displaystyle \boldsymbol{v}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\2\\2\end{pmatrix}.

  1. Bestäm projektionen av \displaystyle \boldsymbol{u}\displaystyle \boldsymbol{v} samt dess längd, dvs \displaystyle \boldsymbol{u}_{\parallel\boldsymbol{v}} samt \displaystyle |\boldsymbol{u}_{\parallel\boldsymbol{v}}|.
  2. Bestäm \displaystyle \boldsymbol{v}_{\parallel\boldsymbol{u}} samt \displaystyle |\boldsymbol{v}_{\parallel\boldsymbol{u}}|.



Övning 3.6

Låt \displaystyle \boldsymbol{v}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2\\2\\1\end{pmatrix}. Dela upp vektorn \displaystyle \boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}7\\-2\\3\end{pmatrix} som en summa

\displaystyle \boldsymbol{u}=\boldsymbol{u}_{\parallel\boldsymbol{v}}+\boldsymbol{u}_{\perp\boldsymbol{v}},

där \displaystyle \boldsymbol{u}_{\parallel\boldsymbol{v}} är parallell med vektorn \displaystyle \boldsymbol{v} och \displaystyle \boldsymbol{u}_{\perp\boldsymbol{v}} är ortogonal mot \displaystyle \boldsymbol{v}.



Övning 3.7

Bestäm vinkeln mellan vektorerna \displaystyle \boldsymbol{u} och \displaystyle \boldsymbol{v} då man vet att \displaystyle \boldsymbol{u}+3\boldsymbol{v} är ortogonal mot \displaystyle 2\boldsymbol{u}-\boldsymbol{v} och \displaystyle \boldsymbol{u}+7\boldsymbol{v} är ortogonal mot \displaystyle 2\boldsymbol{u}+\boldsymbol{v}.



Övning 3.8

Antag att \displaystyle \boldsymbol{v}_1=\begin{pmatrix}2\\1\\-1\end{pmatrix} och \displaystyle \boldsymbol{v}_2=\begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix}. Undersök om

a)

\displaystyle \boldsymbol{u}_1=\begin{pmatrix}4\\1\\-5\end{pmatrix}

b) \displaystyle \boldsymbol{u}_2=\begin{pmatrix}4\\3\\2\end{pmatrix} c) \displaystyle \boldsymbol{u}_3=\begin{pmatrix}-9\\-7\\-3\end{pmatrix}

kan skrivas som en linjärkombination i mängden \displaystyle \{\boldsymbol{v}_{1},\boldsymbol{v}_{2}\}.



Övning 3.9

Avgör vilka av följande följder av rumsvektorer som är linjärt oberoende

a) \displaystyle \begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix},\ \begin{pmatrix}3\\1\\2\end{pmatrix} b) \displaystyle \begin{pmatrix}1\\1\\1\end{pmatrix},\ \begin{pmatrix}3\\1\\2\end{pmatrix},\ \begin{pmatrix}0\\2\\1\end{pmatrix} c) \displaystyle \begin{pmatrix}0\\1\\1\end{pmatrix},\ \begin{pmatrix}1\\0\\1\end{pmatrix},\ \begin{pmatrix}1\\1\\0\end{pmatrix}




Övning 3.10

Visa att vektorn \displaystyle \boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2\\-7\\1\end{pmatrix} ligger i samma plan som vektorerna \displaystyle \boldsymbol{v}_1=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2\\-1\\3\end{pmatrix} och \displaystyle \boldsymbol{v}_2=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\1\\2\end{pmatrix}. Bestäm koordinaterna för \displaystyle \boldsymbol{u} i basen \displaystyle \{\boldsymbol{v}_{1},\boldsymbol{v}_{2}\}.



Övning 3.11

Ligger vektorerna \displaystyle \boldsymbol{u}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}1\\-2\\1\end{pmatrix}, \displaystyle \boldsymbol{v}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}2\\-1\\-1\end{pmatrix} och \displaystyle \boldsymbol{w}=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}-1\\-4\\5\end{pmatrix} i samma plan?



Övning 3.15

Visa att

\displaystyle

\left\{\begin{array}{lcl}\boldsymbol{f}_1&=&-\boldsymbol{e}_1+2\boldsymbol{e}_2\\ \boldsymbol{f}_2&=&3\boldsymbol{e}_1+4\boldsymbol{e}_2\end{array}\right.

är en bas och bestäm koordinaterna för \displaystyle \boldsymbol{u}=4\boldsymbol{e}_1+2\boldsymbol{e}_2 i basen \displaystyle \underline{\boldsymbol{f}}=\{\boldsymbol{f}_{1},\boldsymbol{f}_{2}\}.



Övning 3.16

Visa att

\displaystyle

\left\{\begin{array}{lcl} \boldsymbol{f}_1&=&\boldsymbol{e}_1+2\boldsymbol{e}_2\\ \boldsymbol{f}_1&=&\boldsymbol{e}_1+\boldsymbol{e}_2-\boldsymbol{e}_3\\ \boldsymbol{f}_2&=&\boldsymbol{e}_2-\boldsymbol{e}_3\end{array}\right.

är en bas och bestäm koordinaterna för \displaystyle \boldsymbol{u}=2\boldsymbol{e}_1+3\boldsymbol{e}_2-2\boldsymbol{e}_3 i basen \displaystyle \underline{\boldsymbol{f}}=\{\boldsymbol{f}_{1},\boldsymbol{f}_{2},\boldsymbol{f}_3\}.




Övning 3.17

Visa att

\displaystyle

\left\{\begin{array}{lcl} \boldsymbol{f}_1&=&\boldsymbol{e}_2+\boldsymbol{e}_3\\ \boldsymbol{f}_1&=&-\boldsymbol{e}_1+2\boldsymbol{e}_2+\boldsymbol{e}_3\\ \boldsymbol{f}_2&=&\boldsymbol{e}_1+2\boldsymbol{e}_3\end{array}\right.

är en bas för rummet. Vilka vektorer har samma koordinater i de båda baserna?