Tips och lösning till övning 2

SamverkanLinalgLIU

Version från den 13 oktober 2008 kl. 13.20; Geoba (Diskussion | bidrag)
Hoppa till: navigering, sök

Tips 1

Vi använder idéerna från exempel 16.13. Grundidéen är att vi tar fram bilderna av basvektorerna. Dessa bildar kolonner i avbildningsmatrisen.

Tips 2

I detta fall kan vi helt följa exempel 16.13. Vi erhåller ett ekvationssystem med tre ekvationer och tre obekanta (de sökta bilderna av basvektorerna). Med hjälp av basvektorernas bilder kan vi med stöd av Sats 16.11 skriva upp den sökta avbildningsmatrisen.

Tips 3


Lösning

  • Vi visar att \displaystyle F_1 inte är linjär genom att visa att \displaystyle F_1 inte är homogen. Om \displaystyle \boldsymbol{u}=x_1\boldsymbol{e}_1+x_2\boldsymbol{e}_2, så är

\displaystyle \lambda\boldsymbol{u}=(\lambda x_1)\boldsymbol{e}_1+(\lambda x_2)\boldsymbol{e}_2. Då gäller att

\displaystyle \begin{align}

F_1(\lambda\boldsymbol{u})&=F_1(\lambda x_1\boldsymbol{e}_1+\lambda x_2\boldsymbol{e}_2x_2)=(\lambda x_2)^2\boldsymbol{e}_1+(\lambda x_2)\boldsymbol{e}_2\\ 

             &=\lambda(\lambda x_2^2\boldsymbol{e}_1+x_2\boldsymbol{e}_2)\neq\lambda(x_2^2\boldsymbol{e}_1+x_2\boldsymbol{e}_2)=\lambda F_1(\boldsymbol{u}).
\end{align}

Alltså är \displaystyle F_1(\lambda\boldsymbol{u})\neq\lambda F_1(\boldsymbol{u}). Man kan också visa att \displaystyle F_1 inte är additiv.

  • 1. Vi visar först att \displaystyle F_2 är additiv. Låt \displaystyle \boldsymbol{u}_1=a_1\boldsymbol{e}_1+b_1\boldsymbol{e}_2 och \displaystyle \boldsymbol{u}=a_2\boldsymbol{e}_1+b_2\boldsymbol{e}_2. Då är
    \displaystyle \boldsymbol{u}_1+\boldsymbol{u}_2=(a_1+a_2)\boldsymbol{e}_1+(b_1+b_2)\boldsymbol{e}_2.

Vi får att

\displaystyle F_2(\boldsymbol{u}_1+\boldsymbol{u}_2)=F_2((a_1+a_2)\boldsymbol{e}_1+(b_1+b_2)\boldsymbol{e}_2)=\underline{\boldsymbol{e}}\dbinom{(a_1+a_2)+(b_1+b_2)}{a_1+a_2}.
Av räknelagarna för matriser följer nu att
\displaystyle F(\boldsymbol{u}_1+\boldsymbol{u}_2)=\underline{\boldsymbol{e}}\dbinom{a_1+b_1}{a_1}+\underline{\boldsymbol{e}}\dbinom{a_2+b_2}{a_2} =F_2(\boldsymbol{u}_1)+F(\boldsymbol{u}_2).

2. Vi visar nu att \displaystyle F_2 är homogen. Om \displaystyle \boldsymbol{u}=x_1\boldsymbol{e}_1+x_2\boldsymbol{e}_2, så är \displaystyle \lambda\boldsymbol{u}=\lambda x_1\boldsymbol{e}_1+\lambda x_2\boldsymbol{e}_2. Då är

\displaystyle F_2(\lambda\boldsymbol{u})=F(\lambda x_1\boldsymbol{e}_1+\lambda x_2\boldsymbol{e}_2) =\underline{\boldsymbol{e}}\dbinom{\lambda x_1+\lambda x_2}{\lambda x_1} =\lambda\underline{\boldsymbol{e}}\dbinom{x_1+x_2}{x_1}=\lambda F(\boldsymbol{u}).

Alltså är \displaystyle F_2 linjär.

  • c) Eftersom
\displaystyle F_3(\lambda\boldsymbol{u})=F_3(\lambda x_1\boldsymbol{e}_1+\lambda x_2\boldsymbol{e}_2)=\underline{\boldsymbol{e}}\begin{pmatrix}{\lambda x_1}\\{1}\end{pmatrix}\neq\lambda\begin{pmatrix}{x_1}\\{1}\end{pmatrix} =\lambda F_3(\boldsymbol{u}),

så är \displaystyle F_3 inte homogen och därmed inte linjär.

Den här artikeln är hämtad från http://wiki.sommarmatte.se/wikis/samverkan/linalg-LIU/index.php/Tips_och_l%C3%B6sning_till_%C3%B6vning_2