84 85 (12)

^b4    Przekształcenia liniowy

ważanych przestrzeni liniowych:

a)    1 :    R² —* /Z³,    L(x, y) = [x 4- y, 3z - 6y, Ax - y)\

b)    L :    R^ą —♦ R²,    L(x, y, z, t) = (x - y + 2z, 4ar - y 4- 3z    -    <);

c)    L    R³ —* ii³,    L jest rzutem prostokątnym na prostą    i    :    z = 2y = 4z;

d)    L    R₂\x] —* Ri[x], (Lp)(x) = (3 - x)p"(z) 4- 4p'(z)

Rozwiązanie

Zgodnie z definicją kolumny macierzy /4j, przekształcenia liniowego I : U—• V w ustalonych bazach przestrzeni liniowych U V tworzą współrzędne w ba2ie przestrzeni V obrazów kolejnych wektorów bazy przestrzeni U.

a) Z tego że 1(1,0) = (1,3,4), L(0,1) = (1,-6, -1) wynika, że macierz przekształcenia L rra postać

b) Obrazy kolejnych wektorów bazy standardowej e_:, e₂, e₃, e< przestrzeni R⁴ są następujące

L ici) = (l,4), L(h) = (-!,-!), L[?3) = (2_ł3)_I L(e₄)=(0,-1).

Wynika stąd że

Al

1-12 0 4-13-1

c) Niech P = (a,b,c) będzie dowolnym punktem przestrzeni ii³, i⁵' = L(P) rzutem prostokątnym punktu P na prostą /. Punkt P‘ jest punktem wspólnym prostej / i płaszczyzny * prostopadłej do tej prostej i przechodzącej przez punkt P Wektor k = (4,2,1) jest wektorem kierunkowym prostej / i zarazem wektorem normalnym płaszczyzny x. Wstawiając równanie parametryczne prostej l : z — 4t, y = 2t, z — t do równania płaszczyzny x : 4(z — a)+2(y —6)<f x — c = 0, otrzymujemy zależność 4(4t-a) + 2(2f — 6)4-* —c = 0. Obliczając stąd wartość parametru ł = -y (4a + 26 4-c) znajdujemy punkt P' i jednocześnie wzór określający przekształcenie L

16o 4 86 4" 4c 8a 4- 45 4" 2c 4a 4- 26 +

21 * 21 ’ 21 )

Mając ten wzór możemy napisać macierz przekształcenia i

	‘ 16	8	4 '
	21	21	21
j , —	8	4	2
AL —	21	21	21
	4	2	1
	. 21	21	21 .

d) Przyjmujemy wektory 1, x. r² jako bazę przestrzeni i^z] oraz wektory 1, z jako bazę przestrzeni iii(x]. Mamy L( 1) = 0, L(x) — 4, L (x²) = 6 4- 6z. zatem

Al =

0    4    6 ]

0 0 6 J

Dziewiąty tydzień - przykłady

# Przykład 9.2

Znaleźć z definicji macierze podanych przekształceń liniowych we wskazanych bazach odpowiednich przestrzeni liniowych:

a)    L : fi²—* fi³ L(x.y) = (z + y,2x -f y_tx - 3y),

% = (l,l),% = (1,-1),    = (1, — l, 0)    = (0,1,-1),% = (0,0,1);

b)    L: R³ —♦ fi², £(*, y, z) = (z - y, y - z),

a, =(1,2,2),i2₂ = (1,1.1),«3 = (1,1.2), *1 =(1,1),*2 = (1,0);

c)    i : fi* —♦ R², L jesL symetrią względem osi Oy,

ni - (-3,5), u₂ = (2,1), V\ = (2,4),    = (3,1);

d)    L R³ —* fi³, Z, jest rzutem prostokątnym na płaszczyznę yOz,

u, = (4.1,2), tx₂ = (6,-1,2), €T₃ = (5,3.2) V! = (1,0,-1),% = (1.0,1),% = (2,1,0);

e)    L : R₂[t\ —* fi₃[r], (£p)(r) = 3xp(-x),

Pi = x² + 2x, p₂ = 3z - 1, p₃ = z - 5, q_l = z³ + z, ę₂ = x³ - z, g₃ = *²+l,9₄ =*²“1

Rozwiązanie

We wszystkich przykładach przekształceń L U —— V wygodnie jest wektory baz standardowych przestrzeni V przedstawić jako kombinacje liniowe wektorów danych baz tych przestrzeni.

a) Dla bazy standardowej {e,, e₂, £3} przestrzeni fi* zachodzą wzory:

= Sj + £'2 + t’3, e₂ = v: + v₃, e₃ = v₃

Ponadto

L (U\) = (2,3, —2) — 2 e 1 -f- 3<?2 — 2e3 ⁼ 2 t3j -ł* 5    + 3 tJo

£(t2₂) = (0,1,4) = h + 4 €3 = tJ₂ + 5 v₃.

Macierz przekształcenia £ ma więc postać

/\l =

0

1

5

b) Dla przekształcenia £ rozważanego w tym przykładzie mamy £(1,2,2) = ( — 1,0) = — V2, 1(1,1,1) = (0 0), £(1,1,2) = (0,-1) = t?2 — V\. Macierz przekształcenia £ ma więc postać c) Przekształcenie £ wyraża się wzorem £(x,y) = ( —z,y) więc £(-3.5) = (3,5), £(2,1) = ( — 2,1). Niech P będzie macierzą przejścia z bazy standardowej przestrzeni R² do bazy { Vi, »₂) . Wówczas

2 4 1

P~^x =

]	3 -				’ 6 -				1 2 -1
10 2	10 1	p-i 1 ^4	3 5	=	5 1	, P-^1	_2 1	=
5	5 ■				- 5 -