plik


ÿþPrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Tre[ wykBadu PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia. Jdro i obraz przeksztaBcenia. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech V i W bd przestrzeniami liniowymi nad tym samym ciaBem K. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech V i W bd przestrzeniami liniowymi nad tym samym ciaBem K. Definicja PrzeksztaBceniem liniowym f : V ’! W nazywamy przeksztaBcenie speBniajce warunek: f (»v + ·w) = »f (v) + ·f (w) dla », · " K, v, w " V . (1) PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech V i W bd przestrzeniami liniowymi nad tym samym ciaBem K. Definicja PrzeksztaBceniem liniowym f : V ’! W nazywamy przeksztaBcenie speBniajce warunek: f (»v + ·w) = »f (v) + ·f (w) dla », · " K, v, w " V . (1) Równowa|nie: n n f »ivi = »if (vi) dla »i " K, vi " V . (2) i=1 i=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Warunek (1) jest równowa|ny ukBadowi warunków: f (v + w) = f (v) + f (w) v, w " V , (3) PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Warunek (1) jest równowa|ny ukBadowi warunków: f (v + w) = f (v) + f (w) v, w " V , (3) f (»v) = »f (v) » " K, v " V . (4) PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Warunek (1) jest równowa|ny ukBadowi warunków: f (v + w) = f (v) + f (w) v, w " V , (3) f (»v) = »f (v) » " K, v " V . (4) Pierwszy z nich nazywa si warunkiem addytywno[ci, a drugi  jednorodno[ci. PrzeksztaBcenia liniowe nazywa si te| operatorami. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych PrzykBady 1. W tym przykBadzie zarówno V , jak i W bdzie pBaszczyzn, traktowan jako zbiór wektorów zaczepionych w pocztku ukBadu wspóBrzdnych. Niech f oznacza obrót pBaszczyzny dokoBa ustalonego punktu o ustalony kt. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych PrzykBady 1. W tym przykBadzie zarówno V , jak i W bdzie pBaszczyzn, traktowan jako zbiór wektorów zaczepionych w pocztku ukBadu wspóBrzdnych. Niech f oznacza obrót pBaszczyzny dokoBa ustalonego punktu o ustalony kt. Wiadomo, |e wtedy sumie wektorów odpowiada suma ich obrazów (czyli przeksztaBcenie jest addytywne) oraz |e je[li wektor pomno|ymy przez liczb, to jego obraz tak|e nale|y pomno|y przez t liczb (zatem f jest jednorodne). PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych PrzykBady 1. W tym przykBadzie zarówno V , jak i W bdzie pBaszczyzn, traktowan jako zbiór wektorów zaczepionych w pocztku ukBadu wspóBrzdnych. Niech f oznacza obrót pBaszczyzny dokoBa ustalonego punktu o ustalony kt. Wiadomo, |e wtedy sumie wektorów odpowiada suma ich obrazów (czyli przeksztaBcenie jest addytywne) oraz |e je[li wektor pomno|ymy przez liczb, to jego obraz tak|e nale|y pomno|y przez t liczb (zatem f jest jednorodne). 2. Rozwa|my obrót przestrzeni dokoBa pewnej osi o ustalony kt. Tak jak poprzednie przeksztaBcenie, to tak|e jest liniowe. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 3. Niech V bdzie przestrzeni wielomianów stopnia co najwy|ej n, a W  przestrzeni wielomianów stopnia co najwy|ej n-1. Rozwa|ymy operator ró|niczkowania D : V ’! W przyporzdkowujcy wielomianowi jego pochodn. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 3. Niech V bdzie przestrzeni wielomianów stopnia co najwy|ej n, a W  przestrzeni wielomianów stopnia co najwy|ej n-1. Rozwa|ymy operator ró|niczkowania D : V ’! W przyporzdkowujcy wielomianowi jego pochodn. Poniewa| dla dowolnych wielomianów p(x) i q(x) mamy: D(p(x)+q(x)) = (p(x)+q(x)) = p (x)+q (x) = D(p(x))+D(q(x)) oraz PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 3. Niech V bdzie przestrzeni wielomianów stopnia co najwy|ej n, a W  przestrzeni wielomianów stopnia co najwy|ej n-1. Rozwa|ymy operator ró|niczkowania D : V ’! W przyporzdkowujcy wielomianowi jego pochodn. Poniewa| dla dowolnych wielomianów p(x) i q(x) mamy: D(p(x)+q(x)) = (p(x)+q(x)) = p (x)+q (x) = D(p(x))+D(q(x)) oraz D(cp(x) = (cp(x)) = cp (x) = cD(p(x)), wic operator ró|niczkowania jest liniowy. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 4. Niech V = W = C(0, 1). Operator x f (x) ’! f (t) dt 0 jest liniowy, bo x x x x x (f (t)+g(t) dt = f (t) dt+ g(t) dt , cf (t) dt = c f (t) dt. 0 0 0 0 0 1 5. Analogicznie, operator caBkowania f (x) ’! f (t) dt 0 odwzorowujcy C (0, 1) w R jest liniowy. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 6. Je|eli V jest przestrzeni cigów zbie|nych, W = R i dla dowolnego (an) okre[limy L((an)) = lim an n’!" to otrzymamy przeksztaBcenie liniowe L : V ’! R PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 6. Je|eli V jest przestrzeni cigów zbie|nych, W = R i dla dowolnego (an) okre[limy L((an)) = lim an n’!" to otrzymamy przeksztaBcenie liniowe L : V ’! R bo wiadomo, |e limn’!"(an + bn) = limn’!" an + limn’!" bn oraz limn’!" can = c limn’!" an). PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 7. Niech A bdzie macierz typu m × n, V = Rn, W = Rm. PrzeksztaBcenie f : V ’! W okre[lone wzorem f (X) = A · X, gdzie X oznacza wektor przestrzeni V traktowany jako macierz jednokolumnowa, jest liniowe. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 7. Niech A bdzie macierz typu m × n, V = Rn, W = Rm. PrzeksztaBcenie f : V ’! W okre[lone wzorem f (X) = A · X, gdzie X oznacza wektor przestrzeni V traktowany jako macierz jednokolumnowa, jest liniowe. Wynika to z wBasno[ci iloczynu macierzy: A · cX = cA · X PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 7. Niech A bdzie macierz typu m × n, V = Rn, W = Rm. PrzeksztaBcenie f : V ’! W okre[lone wzorem f (X) = A · X, gdzie X oznacza wektor przestrzeni V traktowany jako macierz jednokolumnowa, jest liniowe. Wynika to z wBasno[ci iloczynu macierzy: A · cX = cA · X A · X1 + X2 = A · X1 + A · X2 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 8. W[ród przeksztaBceD V ’! V na pewno dwa s liniowe: przeksztaBcenie to|samo[ciowe id, okre[lone wzorem id(v) = v, oraz przeksztaBcenie zerowe 0, 0(v) = 0. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBady przeksztaBceD liniowych 8. W[ród przeksztaBceD V ’! V na pewno dwa s liniowe: przeksztaBcenie to|samo[ciowe id, okre[lone wzorem id(v) = v, oraz przeksztaBcenie zerowe 0, 0(v) = 0. Je[li v0 = 0 jest ustalonym wektorem, to przeksztaBcenie staBe f , f (v) = v0 nie jest liniowe, bo nie jest addytywne: f (v + w) = v0, ale f (v) + f (w) = 2v0. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia W dalszym cigu bdziemy zakBada, |e przestrzenie V i W s skoDczenie wymiarowe. Z przykBadu 7 wynika, |e ka|da macierz okre[la przeksztaBcenie liniowe. Jest tak|e na odwrót  ka|de przeksztaBcenie liniowe wyznacza pewn macierz. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Twierdzenie Je|eli v1, . . . , vn stanowi jakkolwiek baz przestrzeni liniowej V i w1, . . . , wn s dowolnymi wektorami przestrzeni W , to istnieje dokBadnie jedno przeksztaBcenie liniowe f : V ’! W takie, |e f (vi) = wi dla i = 1, . . . , n. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Twierdzenie Je|eli v1, . . . , vn stanowi jakkolwiek baz przestrzeni liniowej V i w1, . . . , wn s dowolnymi wektorami przestrzeni W , to istnieje dokBadnie jedno przeksztaBcenie liniowe f : V ’! W takie, |e f (vi) = wi dla i = 1, . . . , n. PrzeksztaBcenie to jest okre[lone wzorem: n n f »ivi = »iwi. (5) i=1 i=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia D o w ó d. Wzór (5) okre[la warto[ przeksztaBcenia f dla dowolnego wektora v " V , bo wektor v ma jednoznaczne przedstawienie w bazie v1, . . . , vn. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia D o w ó d. Wzór (5) okre[la warto[ przeksztaBcenia f dla dowolnego wektora v " V , bo wektor v ma jednoznaczne n przedstawienie w bazie v1, . . . , vn. Dla wektorów v = »ivi i i=1 n u = ·ivi mamy: i=1 n n n f (±v + ²u) = f (± »ivi + ² ·ivi) = f ( (±»i + ²·i)vi i=1 i=1 i=1 n n = (±»i + ²·i)wi = ± »iwi + ² ·iwi = i=1 i=1 = ±f (v) + ²f (u). PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia Je|eli w W mamy baz {u1, . . . , um}, to ka|dy z wektorów wj, j = 1, . . . , n mo|na wyrazi za pomoc wspóBrzdnych, tj. m f (vj) = wj = aijui = (a1j, a2j, . . . , amj). i=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia Je|eli w W mamy baz {u1, . . . , um}, to ka|dy z wektorów wj, j = 1, . . . , n mo|na wyrazi za pomoc wspóBrzdnych, tj. m f (vj) = wj = aijui = (a1j, a2j, . . . , amj). i=1 Z liczb aij mo|na utworzy macierz A = [aij] typu m × n, któr nazwiemy macierz przeksztaBcenia liniowego f w bazach {vj} i {ui}. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia Je|eli w W mamy baz {u1, . . . , um}, to ka|dy z wektorów wj, j = 1, . . . , n mo|na wyrazi za pomoc wspóBrzdnych, tj. m f (vj) = wj = aijui = (a1j, a2j, . . . , amj). i=1 Z liczb aij mo|na utworzy macierz A = [aij] typu m × n, któr nazwiemy macierz przeksztaBcenia liniowego f w bazach {vj} i {ui}. j-t kolumn tej macierzy stanowi wspóBrzdne wektora f (vj) = uj. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia Twierdzenie Istnieje wzajemnie jednoznaczne przyporzdkowanie pomidzy przeksztaBceniami liniowymi f : V ’! W a macierzami A = [aij] typu m × n o wyrazach z ciaBa K. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia Twierdzenie Istnieje wzajemnie jednoznaczne przyporzdkowanie pomidzy przeksztaBceniami liniowymi f : V ’! W a macierzami A = [aij] typu m × n o wyrazach z ciaBa K. Je|eli dane jest f , to odpowiadajca mu macierz A jest macierz, której j-ta kolumna skBada si ze wspóBrzdnych wektora f (vj); PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia Twierdzenie Istnieje wzajemnie jednoznaczne przyporzdkowanie pomidzy przeksztaBceniami liniowymi f : V ’! W a macierzami A = [aij] typu m × n o wyrazach z ciaBa K. Je|eli dane jest f , to odpowiadajca mu macierz A jest macierz, której j-ta kolumna skBada si ze wspóBrzdnych wektora f (vj); je[li dana jest macierz A = [aij], to f jest jedynym przeksztaBceniem liniowym przeprowadzajcym ka|dy wektor bazy {vj} przestrzeni V na j-t kolumn (a1j, a2j, . . . , amj) macierzy A. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia PrzykBady 1. Niech V = W = R2, niech f : V ’! W bdzie obrotem pBaszczyzny dokoBa pocztku ukBadu o ustalony kt Õ. Je|eli w obu przestrzeniach rozpatrujemy bazy kanoniczne, to f (e1) = (cos Õ, sin Õ), f (e2) = (- sin Õ, cos Õ). Zatem macierz obrotu ma posta: cos Õ - sin Õ A = . (6) sin Õ cos Õ PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia Tej macierzy mo|na u|ywa do obliczania warto[ci przeksztaBcenia. Je[li v = (x, y), f (v) = (x , y ), to poniewa| f (v) = AvT , wic cos Õ - sin Õ x x · = , sin Õ cos Õ y y PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia Tej macierzy mo|na u|ywa do obliczania warto[ci przeksztaBcenia. Je[li v = (x, y), f (v) = (x , y ), to poniewa| f (v) = AvT , wic cos Õ - sin Õ x x · = , sin Õ cos Õ y y czyli x = x cos Õ - y sin Õ, (7) y = x sin Õ + y cos Õ. (8) PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia 2. Niech f : R3 ’! R3 bdzie przeksztaBceniem okre[lonym wzorem f (x, y, z) = (x, y, 0). Geometrycznie mo|na to przeksztaBcenie interpretowa jako rzutowanie przestrzeni na pBaszczyzn Oxy. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia 2. Niech f : R3 ’! R3 bdzie przeksztaBceniem okre[lonym wzorem f (x, y, z) = (x, y, 0). Geometrycznie mo|na to przeksztaBcenie interpretowa jako rzutowanie przestrzeni na pBaszczyzn Oxy. W bazach standardowych jego macierz jest îø ùø 1 0 0 ïø úø A = 0 1 0 . ðø ûø 0 0 0 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia 2. Niech f : R3 ’! R3 bdzie przeksztaBceniem okre[lonym wzorem f (x, y, z) = (x, y, 0). Geometrycznie mo|na to przeksztaBcenie interpretowa jako rzutowanie przestrzeni na pBaszczyzn Oxy. W bazach standardowych jego macierz jest îø ùø 1 0 0 ïø úø A = 0 1 0 . ðø ûø 0 0 0 Zmiana baz, np. na baz (1, 0, 0), (0, 1, 0), (1, 1, 1) (w obu przestrzeniach) skutkuje zmian macierzy: îø ùø 1 0 1 ïø úø A = 0 1 1 . ðø ûø 0 0 0 PrzeksztaBcenia liniowe Baza w przestrzeni V nie musi by identyczna z baz w przestrzeni PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Sprawdzi, |e f : R2 ’! R3, f (x, y) = (3x - y, 4x + y, 5y) jest liniowe i napisa jego macierz w bazach standardowych. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Sprawdzi, |e f : R2 ’! R3, f (x, y) = (3x - y, 4x + y, 5y) jest liniowe i napisa jego macierz w bazach standardowych. Niech v1 = (x1, y1), v2 = (x2, y2). Wtedy v1 + v2 = (x1 + x2, y1 + y2), wic PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Sprawdzi, |e f : R2 ’! R3, f (x, y) = (3x - y, 4x + y, 5y) jest liniowe i napisa jego macierz w bazach standardowych. Niech v1 = (x1, y1), v2 = (x2, y2). Wtedy v1 + v2 = (x1 + x2, y1 + y2), wic f (v1 + v2) = f (x1 + x2, y1 + y2) = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Sprawdzi, |e f : R2 ’! R3, f (x, y) = (3x - y, 4x + y, 5y) jest liniowe i napisa jego macierz w bazach standardowych. Niech v1 = (x1, y1), v2 = (x2, y2). Wtedy v1 + v2 = (x1 + x2, y1 + y2), wic f (v1 + v2) = f (x1 + x2, y1 + y2) = = (3(x1 + x2) - (y1 + y2), 4(x1 + x2) + y1 + y2, 5(y1 + y2)) PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Sprawdzi, |e f : R2 ’! R3, f (x, y) = (3x - y, 4x + y, 5y) jest liniowe i napisa jego macierz w bazach standardowych. Niech v1 = (x1, y1), v2 = (x2, y2). Wtedy v1 + v2 = (x1 + x2, y1 + y2), wic f (v1 + v2) = f (x1 + x2, y1 + y2) = = (3(x1 + x2) - (y1 + y2), 4(x1 + x2) + y1 + y2, 5(y1 + y2)) = (3x1 - y1, 4x1 + y1, 5y1) + (3x2 - y2, 4x2 + y2, 5y2) = = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Sprawdzi, |e f : R2 ’! R3, f (x, y) = (3x - y, 4x + y, 5y) jest liniowe i napisa jego macierz w bazach standardowych. Niech v1 = (x1, y1), v2 = (x2, y2). Wtedy v1 + v2 = (x1 + x2, y1 + y2), wic f (v1 + v2) = f (x1 + x2, y1 + y2) = = (3(x1 + x2) - (y1 + y2), 4(x1 + x2) + y1 + y2, 5(y1 + y2)) = (3x1 - y1, 4x1 + y1, 5y1) + (3x2 - y2, 4x2 + y2, 5y2) = = f (v1) + f (v2) PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Sprawdzi, |e f : R2 ’! R3, f (x, y) = (3x - y, 4x + y, 5y) jest liniowe i napisa jego macierz w bazach standardowych. Niech v1 = (x1, y1), v2 = (x2, y2). Wtedy v1 + v2 = (x1 + x2, y1 + y2), wic f (v1 + v2) = f (x1 + x2, y1 + y2) = = (3(x1 + x2) - (y1 + y2), 4(x1 + x2) + y1 + y2, 5(y1 + y2)) = (3x1 - y1, 4x1 + y1, 5y1) + (3x2 - y2, 4x2 + y2, 5y2) = = f (v1) + f (v2) f (±v) = f (±x, ±y) = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Sprawdzi, |e f : R2 ’! R3, f (x, y) = (3x - y, 4x + y, 5y) jest liniowe i napisa jego macierz w bazach standardowych. Niech v1 = (x1, y1), v2 = (x2, y2). Wtedy v1 + v2 = (x1 + x2, y1 + y2), wic f (v1 + v2) = f (x1 + x2, y1 + y2) = = (3(x1 + x2) - (y1 + y2), 4(x1 + x2) + y1 + y2, 5(y1 + y2)) = (3x1 - y1, 4x1 + y1, 5y1) + (3x2 - y2, 4x2 + y2, 5y2) = = f (v1) + f (v2) f (±v) = f (±x, ±y) = (3±x - ±y, 4±x + ±y, ±y) = = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Sprawdzi, |e f : R2 ’! R3, f (x, y) = (3x - y, 4x + y, 5y) jest liniowe i napisa jego macierz w bazach standardowych. Niech v1 = (x1, y1), v2 = (x2, y2). Wtedy v1 + v2 = (x1 + x2, y1 + y2), wic f (v1 + v2) = f (x1 + x2, y1 + y2) = = (3(x1 + x2) - (y1 + y2), 4(x1 + x2) + y1 + y2, 5(y1 + y2)) = (3x1 - y1, 4x1 + y1, 5y1) + (3x2 - y2, 4x2 + y2, 5y2) = = f (v1) + f (v2) f (±v) = f (±x, ±y) = (3±x - ±y, 4±x + ±y, ±y) = = ±(3x - y, 4x + y, 5y) = ±f (v). PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Poniewa| f (1, 0) = (3, 4, 0) i f (0, 1) = (-1, 1, 5), wic macierz przeksztaBcenia jest: îø ùø 3 -1 ïø úø A = 4 1 . ðø ûø 0 5 Warto porówna ze wzorem przeksztaBcenia: f (x, y) = (3x - y, 4x + y, 5y) PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz przeksztaBcenia 3. Niech V bdzie przestrzeni wielomianów stopnia co najwy|ej n, W bdzie przestrzeni wielomianów stopnia co najwy|ej n-1. Wyznaczymy macierz operatora ró|niczkowania D : V ’! W w bazach {1, x, . . . , xn}, {1, x, . . . , xn-1}: îø ùø 0 1 0 . . . 0 0 ïø úø 0 0 2 . . . 0 0 ïø úø ïø úø A = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ïø úø ïø úø ðø ûø 0 0 0 . . . n-1 0 0 0 0 . . . 0 n PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Je[li h : V ’! W i g : W ’! U s przeksztaBceniami oraz je[li przeciwdziedzina h zawiera si w dziedzinie g, to okre[lone jest zBo|enie g æ% h : V ’! U: (g æ% h)(v) = g(h(v)) dla v " V . PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Lemat ZBo|enie przeksztaBceD liniowych jest przeksztaBceniem liniowym. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Lemat ZBo|enie przeksztaBceD liniowych jest przeksztaBceniem liniowym. D o w ó d. Niech f = g æ% h. Wtedy dla x, y " V , ·, » " K: f (·x + »y) = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Lemat ZBo|enie przeksztaBceD liniowych jest przeksztaBceniem liniowym. D o w ó d. Niech f = g æ% h. Wtedy dla x, y " V , ·, » " K: f (·x + »y) = g(h(·x + »y)) = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Lemat ZBo|enie przeksztaBceD liniowych jest przeksztaBceniem liniowym. D o w ó d. Niech f = g æ% h. Wtedy dla x, y " V , ·, » " K: f (·x + »y) = g(h(·x + »y)) = g(·h(x) + »h(y)) = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Lemat ZBo|enie przeksztaBceD liniowych jest przeksztaBceniem liniowym. D o w ó d. Niech f = g æ% h. Wtedy dla x, y " V , ·, » " K: f (·x + »y) = g(h(·x + »y)) = g(·h(x) + »h(y)) = = ·g(h(x)) + »g(h(y)) = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Lemat ZBo|enie przeksztaBceD liniowych jest przeksztaBceniem liniowym. D o w ó d. Niech f = g æ% h. Wtedy dla x, y " V , ·, » " K: f (·x + »y) = g(h(·x + »y)) = g(·h(x) + »h(y)) = = ·g(h(x)) + »g(h(y)) = ·f (x) + »f (y). PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech f = g æ% h i niech bazami w V , W , U bd odpowiednio {vk}n , {wj}p , {ui}m . k=1 j=1 i=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech f = g æ% h i niech bazami w V , W , U bd odpowiednio {vk}n , {wj}p , {ui}m . k=1 j=1 i=1 Oznaczmy macierze przeksztaBceD h i g przez A i B, wtedy PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech f = g æ% h i niech bazami w V , W , U bd odpowiednio {vk}n , {wj}p , {ui}m . k=1 j=1 i=1 Oznaczmy macierze przeksztaBceD h i g przez A i B, wtedy p h(vk) = ajkwj, j=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech f = g æ% h i niech bazami w V , W , U bd odpowiednio {vk}n , {wj}p , {ui}m . k=1 j=1 i=1 Oznaczmy macierze przeksztaBceD h i g przez A i B, wtedy p m h(vk) = ajkwj, g(wj) = bijui, j=1 i=1 wic PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech f = g æ% h i niech bazami w V , W , U bd odpowiednio {vk}n , {wj}p , {ui}m . k=1 j=1 i=1 Oznaczmy macierze przeksztaBceD h i g przez A i B, wtedy p m h(vk) = ajkwj, g(wj) = bijui, j=1 i=1 wic f (vk) = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech f = g æ% h i niech bazami w V , W , U bd odpowiednio {vk}n , {wj}p , {ui}m . k=1 j=1 i=1 Oznaczmy macierze przeksztaBceD h i g przez A i B, wtedy p m h(vk) = ajkwj, g(wj) = bijui, j=1 i=1 wic f (vk) = g(h(vk)) = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech f = g æ% h i niech bazami w V , W , U bd odpowiednio {vk}n , {wj}p , {ui}m . k=1 j=1 i=1 Oznaczmy macierze przeksztaBceD h i g przez A i B, wtedy p m h(vk) = ajkwj, g(wj) = bijui, j=1 i=1 wic ëø öø p íø f (vk) = g(h(vk)) = g ajkwj øø = j=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech f = g æ% h i niech bazami w V , W , U bd odpowiednio {vk}n , {wj}p , {ui}m . k=1 j=1 i=1 Oznaczmy macierze przeksztaBceD h i g przez A i B, wtedy p m h(vk) = ajkwj, g(wj) = bijui, j=1 i=1 wic ëø öø p p m íø f (vk) = g(h(vk)) = g ajkwj øø = ajk bijui = j=1 j=1 i=1 = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech f = g æ% h i niech bazami w V , W , U bd odpowiednio {vk}n , {wj}p , {ui}m . k=1 j=1 i=1 Oznaczmy macierze przeksztaBceD h i g przez A i B, wtedy p m h(vk) = ajkwj, g(wj) = bijui, j=1 i=1 wic ëø öø p p m íø f (vk) = g(h(vk)) = g ajkwj øø = ajk bijui = j=1 j=1 i=1 ëø öø p m íø = ajkbij øø ui = i=1 j=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech f = g æ% h i niech bazami w V , W , U bd odpowiednio {vk}n , {wj}p , {ui}m . k=1 j=1 i=1 Oznaczmy macierze przeksztaBceD h i g przez A i B, wtedy p m h(vk) = ajkwj, g(wj) = bijui, j=1 i=1 wic ëø öø p p m íø f (vk) = g(h(vk)) = g ajkwj øø = ajk bijui = j=1 j=1 i=1 ëø öø p m m íø = ajkbij øø ui = cikui, i=1 j=1 i=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia gdzie p cik = bijajk. j=1 (wzór na iloczyn macierzy!) PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia gdzie p cik = bijajk. j=1 (wzór na iloczyn macierzy!) Zatem macierz zBo|enia f = g æ% h jest C = [cik] = BA. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia gdzie p cik = bijajk. j=1 (wzór na iloczyn macierzy!) Zatem macierz zBo|enia f = g æ% h jest C = [cik] = BA. Wniosek ZBo|eniu przeksztaBceD odpowiada iloczyn macierzy. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Obliczy A100, gdy " " 2 2 - 2 2 " " A = . 2 2 2 2 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Obliczy A100, gdy " " 2 2 - 2 2 " " A = . 2 2 2 2 Z równo[ci (6) wida, |e macierz A jest macierz obrotu pBaszczyzny o kt Õ = À/4. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Obliczy A100, gdy " " 2 2 - 2 2 " " A = . 2 2 2 2 Z równo[ci (6) wida, |e macierz A jest macierz obrotu pBaszczyzny o kt Õ = À/4. Zatem macierzy A100 odpowiada stukrotne zBo|enie tego obrotu, czyli obrót o kt 100Õ = 25À. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Obliczy A100, gdy " " 2 2 - 2 2 " " A = . 2 2 2 2 Z równo[ci (6) wida, |e macierz A jest macierz obrotu pBaszczyzny o kt Õ = À/4. Zatem macierzy A100 odpowiada stukrotne zBo|enie tego obrotu, czyli obrót o kt 100Õ = 25À. Poniewa| cos(25À) = -1, sin(25À) = 0, PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Obliczy A100, gdy " " 2 2 - 2 2 " " A = . 2 2 2 2 Z równo[ci (6) wida, |e macierz A jest macierz obrotu pBaszczyzny o kt Õ = À/4. Zatem macierzy A100 odpowiada stukrotne zBo|enie tego obrotu, czyli obrót o kt 100Õ = 25À. Poniewa| cos(25À) = -1, sin(25À) = 0, wic znowu na mocy (6): -1 0 A100 = . 0 -1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzeksztaBcenie odwrotne Niech f : V ’! V bdzie przeksztaBceniem liniowym. Je|eli g : V ’! V jest takie, |e f æ% g = g æ% f = idV , to g nazywamy przeksztaBceniem odwrotnym wzgldem f i -1 piszemy g = f . PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzeksztaBcenie odwrotne Niech f : V ’! V bdzie przeksztaBceniem liniowym. Je|eli g : V ’! V jest takie, |e f æ% g = g æ% f = idV , to g nazywamy przeksztaBceniem odwrotnym wzgldem f i -1 piszemy g = f . Np. przeksztaBceniem odwrotnym do obrotu pBaszczyzny o kt Õ jest obrót o kt -Õ. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna ZBo|eniu przeksztaBceD odpowiada iloczyn ich macierzy, wic je[li -1 A jest macierz f , a A-1 macierz f , to PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna ZBo|eniu przeksztaBceD odpowiada iloczyn ich macierzy, wic je[li -1 A jest macierz f , a A-1 macierz f , to AA-1 = A-1A = I. (9) PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna ZBo|eniu przeksztaBceD odpowiada iloczyn ich macierzy, wic je[li -1 A jest macierz f , a A-1 macierz f , to AA-1 = A-1A = I. (9) Macierz A-1 majc wBasno[ (9) nazywamy macierz odwrotn wzgldem A. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Twierdzenie (Cauchy ego) Dla dowolnych macierzy kwadratowych A i B tego samego stopnia det(AB) = det A · det B. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Twierdzenie (Cauchy ego) Dla dowolnych macierzy kwadratowych A i B tego samego stopnia det(AB) = det A · det B. Po zastosowaniu twierdzenia Cauchy ego do równo[ci (9) otrzymujemy: det A · det A-1 = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Twierdzenie (Cauchy ego) Dla dowolnych macierzy kwadratowych A i B tego samego stopnia det(AB) = det A · det B. Po zastosowaniu twierdzenia Cauchy ego do równo[ci (9) otrzymujemy: det A · det A-1 = det(AA-1) = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Twierdzenie (Cauchy ego) Dla dowolnych macierzy kwadratowych A i B tego samego stopnia det(AB) = det A · det B. Po zastosowaniu twierdzenia Cauchy ego do równo[ci (9) otrzymujemy: det A · det A-1 = det(AA-1) = det I = 1. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Twierdzenie (Cauchy ego) Dla dowolnych macierzy kwadratowych A i B tego samego stopnia det(AB) = det A · det B. Po zastosowaniu twierdzenia Cauchy ego do równo[ci (9) otrzymujemy: det A · det A-1 = det(AA-1) = det I = 1. Wnosimy std, |e macierz majca macierz odwrotn musi by nieosobliwa (det A = 0), PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Twierdzenie (Cauchy ego) Dla dowolnych macierzy kwadratowych A i B tego samego stopnia det(AB) = det A · det B. Po zastosowaniu twierdzenia Cauchy ego do równo[ci (9) otrzymujemy: det A · det A-1 = det(AA-1) = det I = 1. Wnosimy std, |e macierz majca macierz odwrotn musi by nieosobliwa (det A = 0), oraz, |e wyznacznik macierzy odwrotnej jest równy odwrotno[ci wyznacznika macierzy danej. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Macierz odwrotna iloczynu dwóch macierzy nieosobliwych jest równa iloczynowi macierzy odwrotnych tych macierzy wzitych w odwrotnej kolejno[ci: (AB)-1 = B-1A-1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Macierz odwrotna iloczynu dwóch macierzy nieosobliwych jest równa iloczynowi macierzy odwrotnych tych macierzy wzitych w odwrotnej kolejno[ci: (AB)-1 = B-1A-1 D o w ó d. (AB)(B-1A-1) = A(BB-1)A-1 = = AIA-1 = AA-1 = I. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Macierz odwrotn mo|emy obliczy dwoma sposobami. Sposób 1. Zastosowa wzór: îø ùø A11 A21 . . . An1 ïø 1 A12 A22 . . . An2 úø ïø úø A-1 = ïø úø . (10) ðø . . . ûø det A A1n A2n . . . Ann PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Macierz odwrotn mo|emy obliczy dwoma sposobami. Sposób 1. Zastosowa wzór: îø ùø A11 A21 . . . An1 ïø 1 A12 A22 . . . An2 úø ïø úø A-1 = ïø úø . (10) ðø . . . ûø det A A1n A2n . . . Ann Wzór mo|na sprawdzi, obliczajc AA-1, bo element cij tego iloczynu jest postaci: PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna n 1 cij = aikAkj, det A k=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna n 1 cij = aikAkj, det A k=1 a jak wiadomo: n 0 dla i = j aikAkj = . det A dla i = j k=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna n 1 cij = aikAkj, det A k=1 a jak wiadomo: n 0 dla i = j aikAkj = . det A dla i = j k=1 Praktycznie: obliczamy wyznacznik (musi by niezerowy), PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna n 1 cij = aikAkj, det A k=1 a jak wiadomo: n 0 dla i = j aikAkj = . det A dla i = j k=1 Praktycznie: obliczamy wyznacznik (musi by niezerowy), tworzymy macierz minorów [Mij], PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna n 1 cij = aikAkj, det A k=1 a jak wiadomo: n 0 dla i = j aikAkj = . det A dla i = j k=1 Praktycznie: obliczamy wyznacznik (musi by niezerowy), tworzymy macierz minorów [Mij], zmieniamy znaki odpowiednich elementów, tworzc macierz dopeBnieD algebraicznych [Aij], PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna n 1 cij = aikAkj, det A k=1 a jak wiadomo: n 0 dla i = j aikAkj = . det A dla i = j k=1 Praktycznie: obliczamy wyznacznik (musi by niezerowy), tworzymy macierz minorów [Mij], zmieniamy znaki odpowiednich elementów, tworzc macierz dopeBnieD algebraicznych [Aij], t macierz transponujemy  wynikiem jest tzw. macierz doBczona AD = [Aji], PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna n 1 cij = aikAkj, det A k=1 a jak wiadomo: n 0 dla i = j aikAkj = . det A dla i = j k=1 Praktycznie: obliczamy wyznacznik (musi by niezerowy), tworzymy macierz minorów [Mij], zmieniamy znaki odpowiednich elementów, tworzc macierz dopeBnieD algebraicznych [Aij], t macierz transponujemy  wynikiem jest tzw. macierz doBczona AD = [Aji], wreszcie dzielimy j przez wyznacznik. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna PrzykBad Znalez macierz odwrotn do macierzy 1 3 A = . 4 5 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna PrzykBad Znalez macierz odwrotn do macierzy 1 3 A = . 4 5 Obliczamy det A = -7 i nastpnie PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna PrzykBad Znalez macierz odwrotn do macierzy 1 3 A = . 4 5 Obliczamy det A = -7 i nastpnie 5 4 5 -4 5 -3 [Mij] = , [Aij] = , AD = . 3 1 -3 1 -4 1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna PrzykBad Znalez macierz odwrotn do macierzy 1 3 A = . 4 5 Obliczamy det A = -7 i nastpnie 5 4 5 -4 5 -3 [Mij] = , [Aij] = , AD = . 3 1 -3 1 -4 1 Zatem 1 5 -3 A-1 = - . 7 -4 1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna Sposób 2. Twierdzenie Je|eli macierz I otrzymujemy przez operacje elementarne na wierszach z macierzy A, to macierz A-1 powstaje z macierzy I w wyniku wykonania tych samych operacji elementarnych. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna PrzykBad Znajdziemy odwrotno[ macierzy z poprzedniego przykBadu. Zapisujemy macierze A i I obok siebie; kolejne etapy przeksztaBcenia Bczymy znakiem równowa|no[ci <": PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna PrzykBad Znajdziemy odwrotno[ macierzy z poprzedniego przykBadu. Zapisujemy macierze A i I obok siebie; kolejne etapy przeksztaBcenia Bczymy znakiem równowa|no[ci <": 1 3 1 0 <" 4 5 0 1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna PrzykBad Znajdziemy odwrotno[ macierzy z poprzedniego przykBadu. Zapisujemy macierze A i I obok siebie; kolejne etapy przeksztaBcenia Bczymy znakiem równowa|no[ci <": 1 3 1 0 1 3 1 0 <" <" 4 5 0 1 0 -7 -4 1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Macierz odwrotna PrzykBad Znajdziemy odwrotno[ macierzy z poprzedniego przykBadu. Zapisujemy macierze A i I obok siebie; kolejne etapy przeksztaBcenia Bczymy znakiem równowa|no[ci <": 1 3 1 0 1 3 1 0 1 0 -5 3 7 7 <" <" . 4 4 5 0 1 0 -7 -4 1 0 1 -1 7 7 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Dane s macierze: îø ùø 2 -1 1 1 -2 ïø úø A = , B = 1 2 . ðø ûø 3 -1 2 0 2 Jakim przeksztaBceniom odpowiadaj te macierze? Znalez h = fA æ% fB. Wyznaczy h-1. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Macierzy A odpowiada przeksztaBcenie fA : R3 ’! R2, fA(x, y, z) = (x + y - 2z, 3x - y + 2z), a macierzy B odpowiada przeksztaBcenie fB : R2 ’! R3, fB(x, y) = (2x - y, x + 2y, 2y). ZBo|enie mo|emy obliczy bezpo[rednio, ale lepiej obliczy iloczyn macierzy: 3 -3 AB = , 5 -1 i std h : R2 ’! R2, h(x, y) = (3x - 3y, 5x - y). PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zadanie Równie| h-1 najlepiej wyznaczy posBugujc si macierz odwrotn (któr mo|na obliczy dowoln metod). 1 1 - 12 4 (AB)-1 = , 5 1 - 12 4 1 1 5 1 Zatem h-1 : R2 ’! R2, h-1(x, y) = (- x + y, - x + y). 12 4 12 4 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Zapis macierzowy ukBadu UkBad równaD: a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1 a21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . am1x1 + am2x2 + · · · + amnxn = bm ma zapis macierzowy: AX = B, (11) gdzie A jest macierz ukBadu, X  jednokolumnow macierz niewiadomych, a B  jednokolumnow macierz wyrazów wolnych. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe Rozwa|my równanie AX = B, w którym X i B nie musz by jednokolumnowe  o macierzach wystpujcych w tym równaniu zakBadamy tylko, |e ich wymiary s takie, |e równanie ma sens. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe Rozwa|my równanie AX = B, w którym X i B nie musz by jednokolumnowe  o macierzach wystpujcych w tym równaniu zakBadamy tylko, |e ich wymiary s takie, |e równanie ma sens. Je|eli w równaniu (11) macierz A jest kwadratowa i nieosobliwa, to mno|c to równanie z lewej strony przez A-1, PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe Rozwa|my równanie AX = B, w którym X i B nie musz by jednokolumnowe  o macierzach wystpujcych w tym równaniu zakBadamy tylko, |e ich wymiary s takie, |e równanie ma sens. Je|eli w równaniu (11) macierz A jest kwadratowa i nieosobliwa, to mno|c to równanie z lewej strony przez A-1, otrzymamy: A-1AX = A-1B, czyli PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe Rozwa|my równanie AX = B, w którym X i B nie musz by jednokolumnowe  o macierzach wystpujcych w tym równaniu zakBadamy tylko, |e ich wymiary s takie, |e równanie ma sens. Je|eli w równaniu (11) macierz A jest kwadratowa i nieosobliwa, to mno|c to równanie z lewej strony przez A-1, otrzymamy: A-1AX = A-1B, czyli X = A-1B. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe Rozwa|my równanie AX = B, w którym X i B nie musz by jednokolumnowe  o macierzach wystpujcych w tym równaniu zakBadamy tylko, |e ich wymiary s takie, |e równanie ma sens. Je|eli w równaniu (11) macierz A jest kwadratowa i nieosobliwa, to mno|c to równanie z lewej strony przez A-1, otrzymamy: A-1AX = A-1B, czyli X = A-1B. Analogicznie z równania: XA = B otrzymamy (mno|c równanie z prawej strony przez A-1): X = BA-1. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe  przykBad Rozwiza równanie AX + B = C, gdzie: 1 2 1 -2 -1 3 A = , B = , C = . 1 3 2 -5 -2 3 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe  przykBad Rozwiza równanie AX + B = C, gdzie: 1 2 1 -2 -1 3 A = , B = , C = . 1 3 2 -5 -2 3 AX = C - B, PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe  przykBad Rozwiza równanie AX + B = C, gdzie: 1 2 1 -2 -1 3 A = , B = , C = . 1 3 2 -5 -2 3 AX = C - B, X = A-1(C - B). PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe  przykBad Rozwiza równanie AX + B = C, gdzie: 1 2 1 -2 -1 3 A = , B = , C = . 1 3 2 -5 -2 3 AX = C - B, X = A-1(C - B). Obliczamy: C - B = PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe  przykBad Rozwiza równanie AX + B = C, gdzie: 1 2 1 -2 -1 3 A = , B = , C = . 1 3 2 -5 -2 3 AX = C - B, X = A-1(C - B). Obliczamy: -2 5 C - B = , -4 8 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe  przykBad Rozwiza równanie AX + B = C, gdzie: 1 2 1 -2 -1 3 A = , B = , C = . 1 3 2 -5 -2 3 AX = C - B, X = A-1(C - B). Obliczamy: -2 5 C - B = , A-1 = -4 8 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe  przykBad Rozwiza równanie AX + B = C, gdzie: 1 2 1 -2 -1 3 A = , B = , C = . 1 3 2 -5 -2 3 AX = C - B, X = A-1(C - B). Obliczamy: -2 5 3 -2 C - B = , A-1 = . -4 8 -1 1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Równanie macierzowe  przykBad Rozwiza równanie AX + B = C, gdzie: 1 2 1 -2 -1 3 A = , B = , C = . 1 3 2 -5 -2 3 AX = C - B, X = A-1(C - B). Obliczamy: -2 5 3 -2 C - B = , A-1 = . -4 8 -1 1 Zatem: 2 -1 X = . -2 3 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech V bdzie przestrzeni liniow n-wymiarow i niech B = {vj} i D = {wi} bd dwiema bazami tej przestrzeni. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech V bdzie przestrzeni liniow n-wymiarow i niech B = {vj} i D = {wi} bd dwiema bazami tej przestrzeni. Macierz przej[cia od bazy B do bazy D, P = [pij] okre[lamy jako macierz przeksztaBcenia to|samo[ciowego id : V ’! V wyliczon dla baz B (w dziedzinie) i D (w przeciwdziedzinie). PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech V bdzie przestrzeni liniow n-wymiarow i niech B = {vj} i D = {wi} bd dwiema bazami tej przestrzeni. Macierz przej[cia od bazy B do bazy D, P = [pij] okre[lamy jako macierz przeksztaBcenia to|samo[ciowego id : V ’! V wyliczon dla baz B (w dziedzinie) i D (w przeciwdziedzinie). Jej j-t kolumn tworz wspóBrzdne wektora vj w bazie wi, PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech V bdzie przestrzeni liniow n-wymiarow i niech B = {vj} i D = {wi} bd dwiema bazami tej przestrzeni. Macierz przej[cia od bazy B do bazy D, P = [pij] okre[lamy jako macierz przeksztaBcenia to|samo[ciowego id : V ’! V wyliczon dla baz B (w dziedzinie) i D (w przeciwdziedzinie). Jej j-t kolumn tworz wspóBrzdne wektora vj w bazie wi, tj. mamy n vj = pijwi, dla j = 1, 2, . . . , n. i=1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Niech V bdzie przestrzeni liniow n-wymiarow i niech B = {vj} i D = {wi} bd dwiema bazami tej przestrzeni. Macierz przej[cia od bazy B do bazy D, P = [pij] okre[lamy jako macierz przeksztaBcenia to|samo[ciowego id : V ’! V wyliczon dla baz B (w dziedzinie) i D (w przeciwdziedzinie). Jej j-t kolumn tworz wspóBrzdne wektora vj w bazie wi, tj. mamy n vj = pijwi, dla j = 1, 2, . . . , n. i=1 Je[li trzeba zaakcentowa bazy, to piszemy PD!B zamiast P. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Rozwa|my bazy B = {(1, 0), (1, 1)}, D = {(1, -1), (1, 1)} w przestrzeni R2. Poniewa| 1 1 (1, 0) = (1, -1) + (1, 1), 2 2 (1, 1) = 0 · (1, -1) + 1 · (1, 1), wic 1 0 2 P = . 1 1 2 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Twierdzenie Je|eli B i D s dwiema bazami przestrzeni liniowej V i je[li P jest macierz przej[cia od bazy B do bazy D, to dla dowolnego v " V : T T vD = PvB , T T gdzie vB i vD oznaczaj jednokolumnowe macierze wspóBrzdnych wektora v w bazach B i D odpowiednio. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Twierdzenie Je|eli B, D i F s bazami przestrzeni liniowej V , to 1 PB!D = (PD!B)-1, 2 PF !DPD!B = PF !B. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Twierdzenie Je|eli B, D i F s bazami przestrzeni liniowej V , to 1 PB!D = (PD!B)-1, 2 PF !DPD!B = PF !B. A wic, je[li przej[cie od B do D realizuje si macierz P, to przej[cie odwrotne  macierz P-1. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Twierdzenie Je|eli B, D i F s bazami przestrzeni liniowej V , to 1 PB!D = (PD!B)-1, 2 PF !DPD!B = PF !B. A wic, je[li przej[cie od B do D realizuje si macierz P, to przej[cie odwrotne  macierz P-1. Je[li znamy macierze P1 i P2 przej[ od B do D i od D do F , to przej[cie od B do F realizuje si macierz P2P1. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad 1. Znalez macierz przej[cia od B = {(0, -1), (2, 1)} do T T D = {(0, 1), (1, 1)} i sprawdzi równo[ vD = PvB dla v = (-3, 5). PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad 1. Znalez macierz przej[cia od B = {(0, -1), (2, 1)} do T T D = {(0, 1), (1, 1)} i sprawdzi równo[ vD = PvB dla v = (-3, 5). Macierze przej[cia od B do S i od D do S (S  baza standardowa): 0 2 0 1 PS!B = , PS!D = . -1 1 1 1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad 1. Znalez macierz przej[cia od B = {(0, -1), (2, 1)} do T T D = {(0, 1), (1, 1)} i sprawdzi równo[ vD = PvB dla v = (-3, 5). Macierze przej[cia od B do S i od D do S (S  baza standardowa): 0 2 0 1 PS!B = , PS!D = . -1 1 1 1 Z poprzedniego twierdzenia: -1 -1 PD!B = (PS!D)-1PS!B = . 0 2 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Mamy tak|e: 13 3 v = (-3, 5) = - (0, -1) - (2, 1), 2 2 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Mamy tak|e: 13 3 v = (-3, 5) = - (0, -1) - (2, 1), 2 2 v = (-3, 5) = 8(0, 1) - 3(1, 1), PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Mamy tak|e: 13 3 v = (-3, 5) = - (0, -1) - (2, 1), 2 2 v = (-3, 5) = 8(0, 1) - 3(1, 1), czyli: 1 13 8 T T vB = - , vD = . 3 3 2 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Mamy tak|e: 13 3 v = (-3, 5) = - (0, -1) - (2, 1), 2 2 v = (-3, 5) = 8(0, 1) - 3(1, 1), czyli: 1 13 8 T T vB = - , vD = . 3 3 2 Po obliczeniu PvB otrzymamy vD. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Znalez wspóBrzdne wektora u = (2, 3, -1) w bazie D = {(1, 3, 7), (2, 5, 0), (-1, 2, -1)}. Macierz: îø ùø 1 2 -1 ïø úø Q = 3 5 2 ðø ûø 7 0 -1 jest macierz przej[cia od bazy D do bazy standardowej. Zatem macierz przej[cia od bazy B do D bdzie: îø ùø -5 2 9 1 ïø úø P = Q-1 = 17 6 -5 . ðø ûø 64 -35 14 -1 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia PrzykBad Obliczamy: îø ùø îø ùø 2 -13 1 ïø úø ïø úø P · 3 = 57 . ðø ûø ðø ûø 64 -1 -27 57 WspóBrzdnymi u w bazie D s (-13, , -27). 64 64 64 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Jdro i obraz przeksztaBcenia Definicja Niech f : V ’! W . Okre[lamy: ker f = {v " V : f (v) = 0}, PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Jdro i obraz przeksztaBcenia Definicja Niech f : V ’! W . Okre[lamy: ker f = {v " V : f (v) = 0}, im f = {w " W : istnieje v " V takie, |e f (v) = w}. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Jdro i obraz przeksztaBcenia Definicja Niech f : V ’! W . Okre[lamy: ker f = {v " V : f (v) = 0}, im f = {w " W : istnieje v " V takie, |e f (v) = w}. ker f jest podprzestrzeni V , a im f jest podprzestrzeni W . PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Jdro i obraz przeksztaBcenia Definicja Niech f : V ’! W . Okre[lamy: ker f = {v " V : f (v) = 0}, im f = {w " W : istnieje v " V takie, |e f (v) = w}. ker f jest podprzestrzeni V , a im f jest podprzestrzeni W . Wymiar przestrzeni im f nazywamy rzdem przeksztaBcenia f . PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia 1. Rzutowanie przestrzeni R3 na pBaszczyzn Oxy jest przeksztaBceniem rzdu 2; jego jdrem jest o[ Oz, a obrazem pBaszczyzna Oxy. 2. Niech f : R3 ’! R3, f (x, y, z) = (3x - y + 2z, 4x + y + 3z, x + 2y + z). Aby znalez jdro rozwizujemy ukBad: 3x - y + 2z = 0, 4x + y + 3z = 0, x + 2y + z = 0. ker f = {±(5, 1, -7); ± " R} Obraz jest generowany przez wektory f (1, 0, 0) = (1, 3, 4), f (0, 1, 0) = (2, -1, 1), f (0, 0, 1) = (1, 2, 3). S one liniowo zale|ne; baz obrazu tworz np. dowolne dwa z nich. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia 2. Operator ró|niczkowania D : Wn ’! Wn jest przeksztaBceniem rzdu n; jego jdrem jest przestrzeD wielomianów stopnia 0 (staBych), a obrazem  przestrzeD wielomianów stopnia co najwy|ej n - 1. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia 2. Operator ró|niczkowania D : Wn ’! Wn jest przeksztaBceniem rzdu n; jego jdrem jest przestrzeD wielomianów stopnia 0 (staBych), a obrazem  przestrzeD wielomianów stopnia co najwy|ej n - 1. Ogólniej, je[li Dk oznacza operator k-krotnego ró|niczkowania, to mamy nastpujc tabel: Operator Jdro Obraz Rzd D W0 Wn-1 n D2 W1 Wn-2 n - 1 . . . . . . . . . . . . Dn Wn-1 W0 1 Dn+1 Wn {0} 0 PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Dla dowolnego k jest dim(im Dk) + dim(ker Dk) = dim Wn = n + 1. PrzeksztaBcenia liniowe PrzeksztaBcenie liniowe i jego macierz. Macierz odwrotna. Równania macierzowe. Macierz przej[cia Jdro i obraz przeksztaBcenia Dla dowolnego k jest dim(im Dk) + dim(ker Dk) = dim Wn = n + 1. Fakt ten jest prawdziwy ogólnie, tzn. je[li dim V < ", to dla dowolnego przeksztaBcenia liniowego f : V ’! V zachodzi równo[: dim im f + dim ker f = dim V . PrzeksztaBcenia liniowe

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
03 prez Alg Lin
07 GIMP od podstaw, cz 4 Przekształcenia
3 4 BK Przeksztalcenia gramatyk
Przekształcenia liniowe zadania i przykłady
Przekształcenia ciągłe zmiennej losowej
opengl przeksztalcenia geometryczne
Źródła i wybrane metody ograniczania zakłóceń w systemach automatyki z napędami przekształtnikowymi
al lin zad5 rozw
Motywowanie i wynagradzanie prez
Badanie przekształtnika DC DC podwyzszającego napięcie w układzie mostkowym
prez orgmn ameryka
al lin zad7 rozw
07 konstruktory?struktory prez
DROGI SZYNOWE PREZ 8

więcej podobnych podstron