LO510D Lin.Alg. m/graf. anv. Våren 2005

Like dokumenter
Oppgave 1 (25 %) - Flervalgsoppgaver

TMA4110 Eksamen høsten 2018 EKSEMPEL 1 Løsning Side 1 av 8. Løsningsforslag. Vi setter opp totalmatrisen og gausseliminerer: x 1 7x 4 = 0

Egenverdier og egenvektorer

Universitet i Bergen. Eksamen i emnet MAT121 - Lineær algebra

UNIVERSITET I BERGEN

EKSAMEN I MA1202 LINEÆR ALGEBRA MED ANVENDELSER

Vær OBS på at svarene på mange av oppgavene kan skrives på flere ulike måter!

TMA4110 Matematikk 3 Eksamen høsten 2018 Løsning Side 1 av 9. Løsningsforslag. Vi setter opp totalmatrisen og gausseliminerer:

7 Egenverdier og egenvektorer TMA4110 høsten 2018

Løsning Eksamensrelevante oppgaver i ELE 3719 Matematikk Vektorer, matriser og lineær algebra Dato Februar Oppgave 1. (A) Vi leser av at

EKSAMEN I TMA4110 MATEMATIKK 3 Bokmål Fredag 4. desember 2009 løsningsforslag

EKSAMEN I TMA4110 MATEMATIKK 3 Bokmål Mandag 6. juni 2011 løsningsforslag

Matriser. Kapittel 4. Definisjoner og notasjon

Emne 9. Egenverdier og egenvektorer

Diagonalisering. Kapittel 10

Lineær algebra. 0.1 Vektorrom

Pensum i lineæralgebra inneholder disse punktene.

y(x) = C 1 e 3x + C 2 xe 3x.

4 Matriser TMA4110 høsten 2018

Eksamensoppgave i TMA4110/TMA4115 Calculus 3

Diagonalizering. En n n matrise A sies å være diagonaliserbar hvis den er similær med en diagonalmatrise D. A = PDP 1

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

MA1201/MA6201 Høsten 2016

Løsninger for eksamen i MAT Lineær algebra og M102 - Lineær algebra, fredag 28. mai 2004, Oppgave 1. M s = = 1 2 (cofm 2) T.

Vektorligninger. Kapittel 3. Vektorregning

Lineære ligningssystemer og gausseliminasjon

Lineære ligningssystemer og gausseliminasjon

Eksamensoppgave MAT juni 2010 (med løsningsforslag)

MA1201 Lineær algebra og geometri Løsningsforslag for eksamen gitt 3. desember 2007

MA1201, , Kandidatnummer:... Side 1 av 5. x =.

Til enhver m n matrise A kan vi knytte et tall, rangen til A, som gir viktig informasjon.

Rang og Vektorrom. Magnus B. Botnan NTNU. 4. august, 2015

Løsningsforslag for eksamen i Matematikk 3 - TMA4115

MAT1120 Oppgaver til plenumsregningen torsdag 25/9

LØSNINGSSKISSE TIL EKSAMEN I FAG SIF august 2001

Eksamensoppgave i MA1201 Lineær algebra og geometri

Lineær uavhengighet og basis

Løsningsforslag til eksamen i MA1202/MA6202 Lineær algebra med anvendelser høsten 2009.

MAT1120 Oppgaver til plenumsregningen torsdag 18/9

Løsningsforslag MAT 120B, høsten 2001

Lineære ligningssystem og matriser

7.4 Singulærverdi dekomposisjonen

Lineære ligningssystem; Gauss-eliminasjon, Redusert echelonmatrise

Lineær algebra-oppsummering

Øving 3 Determinanter

EKSAMENSOPPGAVER FOR TMA4110/TMA4115 MATEMATIKK 3

Gauss-Jordan eliminasjon; redusert echelonform. Forelesning, TMA4110 Fredag 18/9. Reduserte echelonmatriser. Reduserte echelonmatriser (forts.

TMA4110 Matematikk 3 Haust 2011

Vi skal koble diagonalisering av matriser sammen med ortogonalitet. Skal bl.a. se på

UNIVERSITETET I OSLO

R: 0, , = 6000 D : 0, , = 4000 La v n = angi fordelingen etter n år (dvs. a b n stemmer for R og

Øving 2 Matrisealgebra

Elementær Matriseteori

Løsningsforslag øving 7

MAT-1004 Vårsemester 2017 Prøveeksamen

Egenverdier for 2 2 matriser

Lineære likningssystemer og matriser

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

Løsningsforslag til eksamen i MA1202/MA6202 Lineær algebra med anvendelser våren 2009.

Løsningsforslag til eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

MAT UiO. 10. mai Våren 2010 MAT 1012

Obligatorisk innleveringsoppgave, løsning Lineær algebra, Våren 2006

13 Oppsummering til Ch. 5.1, 5.2 og 8.5

EKSAMEN I MATEMATIKK 3 (TMA4110)

Emne 10 Litt mer om matriser, noen anvendelser

Vektorrom. Kapittel 7. Hva kan vi gjøre med vektorer?

Lineære likningssett.

Gauss-eliminasjon og matrisemultiplikasjon

Basis, koordinatsystem og dimensjon

UNIVERSITY OF OSLO. Faculty of Mathematics and Natural Sciences. Matlab-utskrift (1 side).

Fasit til utvalgte oppgaver MAT1110, uka 13/4-16/4

Eksamensoppgave i TMA4115 Matematikk 3

Lineære ligningssystemer. Forelesning, TMA4110 Torsdag 17/9. Lineære ligningssystemer (forts.) Eksempler

GENERELLE VEKTORROM. Hittil har vi bare snakket om vektorrom av type

MAT Prøveeksamen 29. mai - Løsningsforslag

Til enhver m n matrise A kan vi knytte et tall, rangen til A, som gir viktig informasjon.

Generelle teoremer og denisjoner MA1201 Lineær Algebra og Geometri - NTNU Lærebok: Anton, H. & Rorres, C.: Elementary Linear Algebra, 11.

MA1202/MA S løsningsskisse

Emne 7. Vektorrom (Del 1)

UNIVERSITETET I OSLO

6.4 Gram-Schmidt prosessen

Kapittel 3. Mer om egenverdier og egenvektorer. 3.1 Komplekse n-tupler og vektorer

UNIVERSITETET I OSLO

Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag Side 1 av 7 L SNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I SIF5009 MATEMATIKK 3 Bokmål Man

Mer om kvadratiske matriser

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN MA1202/MA6202 VÅR 2010

Løsningsforslag øving 6

Homogene lineære ligningssystem, Matriseoperasjoner

Eksamen i TMA4180 Optimeringsteori Løsningsforslag.

EKSAMEN. 1 Om eksamen. EMNE: MA2610 FAGLÆRER: Svein Olav Nyberg, Trond Stølen Gustavsen. Klasser: (div) Dato: 24. mai 2004 Eksamenstid:

Oppgavesett. Kapittel Oppgavesett 1

12 Diagonalisering av matriser og operatorer (Ch. 5.1, 5.2 og 8.5)

=cos. =cos 6 + i sin 5π 6 = =cos 2 + i sin 3π 2 = i.

Eksamen i ELE Matematikk valgfag Torsdag 18. mai Oppgave 1

(a) R n defineres som mengden av kolonnevektorer. a 1 a 2. a n. (b) R n defineres som mengden av radvektorer

4.4 Koordinatsystemer

A 2 = PDP 1 PDP 1 = PD 2 P 1. og ved induksjon får vi. A k = PD k P 1. Kommentarer:

UNIVERSITETET I OSLO

8 Vektorrom TMA4110 høsten 2018

Transkript:

TF Høgskolen i Sør Trøndelag Avdeling for informatikk og e læring LO5D Lin.Alg. m/graf. anv. Våren 5 Løsningsforslag Eksamen a) Setter α = og β = i ligningssystemet og gausseliminerer totalmatrisen til systemet; Ã = () Tilbakesubstitusjon gir løsningen (x,x,x 3 ) = (,,). b) Finner når koeffisientmatrisen er singulær, dvs. det(a) =, ved å utvikle determinanten etter 3.linje; α det(a) = = α = (α ) = α () det(a) = α = (3) Setter α = i ligningssystemet og gausseliminerer totalmatrisen til systemet; Ã = β β = ÃG β β Ser av matrisen ÃG at rang(a) = = rang(ã) hvis og bare hvis β =. Så hvis α = og β så er systemet i a) selvmotsigende. c) Nullrommet til en matrise er definert som N A = {x : Ax = }. For å løse det homogene ligningssystemet Ax = må vi finne den gausseliminerte av matrisen A. Den kan vi lese ut av svaret i oppgave b: A G = (4) Denne matrisen svarer til ligningssystemet x x 3 = x x 3 = Vi har en fri variabel, og velger x 3 = s, der s R. Da blir løsningen av ligningssystemet (5) x = s (6) (5). april 6 Side av 6

En basis for nullrommet til matrisen A, N A, blir da { [ ] T }. Siden det er én vektor i basisen er dimensjonen til nullrommet lik, dimn A =. d) En kvadratisk matrise B er symmetrisk hvis og bare hvis B T = B. Velger å vise det generelt, B = A T A, siden dette blir mindre arbeid. B T = (A T A) T = A T (A T ) T = A T A = B. (7) a) 4) En vektor som ikke ligger i V kan ikke skrives som en lineær kombinasjon av de to gitte vektorene, dvs. s t En kan da ganske greit se at vektoren i alternativ ) fåes av kombinasjonen s = og t =, alternativ ) av s = og t =, alternativ 3) av s = og t =, mens alternativ 4 er umulig å få ved å kombinere de to gitte vektorene. Dette kan vises ved å sette de tre vektorene opp i en matrise, for deretter å vise at rangen til matrisen er 3, dvs. full rang, og derved 3 lineært uavhengige vektorer. b) ) Ved å la det ukjente formatet til matrise B være m n og formatet til den kvadratiske matrisen C være p p kan vi sette opp en formatligning : ( 4) T (m n)(p p) = (4 3). (8) Da har vi brukt at det å gange matrisen C med et tall ikke endrer formatet. For at formatet på høyre og venstre side skal stemme overens må p være lik 3, og n = p. Det gir følgende ligning: så m =. Da har B formatet 3. (4 )(m 3)(3 3) = (4 3), (9) c) ) Når en multipliserer et tall k inn i en matrise av orden n endres determinanten til matrisen med en faktor k n. I denne oppgaven er k = og n = 3. Dermed er det(c) = det( A T B ) = det( A T )det(b ) = ( ) 3 det(a)det(b) = 8 4 4 = 8 d) ) Ved å vite at en basis til et -dimensjonalt vektorrom består av nøyaktig vektorer ser vi at påstand ) er gal. 3 a) ) Vi bestemmer egenverdiene til A ved å finne de λ som gjør at følgende matrise blir singulær: λ A λi = λ () λ. april 6 Side av 6

En matrise er singulær når determinanten til matrisen er lik. Utvikler det(a λi) etter. linje og får: det(a λi) = ( λ) λ λ λ ( ) λ = ( λ)(( λ) ) (( λ) ) ( ( λ)) = ( λ)(λ λ) λ λ = λ( λ)(λ ) det(a λi) = λ( λ)(λ ) = λ =,, Egenverdiene til A er λ =, λ = og λ 3 =. Siden egenverdiene er forskjellige, så vil ethvert sett av tilhørende egenvektorer være lineært uavhengige. ) I punkt 3 er alle egenvektorene bestemt ved standard metode. Dette er ikke nødvendig i forhold til punkt ). Der kreves det kun å vise at den gitte vektoren er en egenvektor som hører til egenverdien. Da må ligningen Ax = λx være oppfylt: = = = 3) Standardmetode for å bestemme egenvektorene, er å løse (A λi)x = ved Gausseliminasjon for hver av egenverdiene. For kompletthets skyld er utregningen av alle egenvektorene tatt med her. λ = : A λ I =, gir løsningen k = t, () der t R \ {}. λ = : () gir løsningen k = s, (3). april 6 Side 3 av 6

der s R \ {}. λ 3 = : (4) gir løsningen k 3 = u, (5) der u R\{}. Så egenverdiene til matrisen A er {,,} og det tilhørende egenvektorsettet er { [ ] T, [ ] T, [ ] T }. b) K er egenvektormatrisen, og D er egenverdimatrisen med egenverdiene langs diagonalen: K =, D = (6) Det finnes også andre alternativer ved å velge andre egenvektorer og evt. bytte om på rekkefølgen på egenvektorene i K og de korresponderende søylene med egenverdiene i D. c) Den generelle løsningen av differensialligningssystemet er gitt som x(t) = c c e t c 3 e t (7) 4 a) Setter inn i rotasjonsmatrisen gitt i formelsamlingen; [ cos(45 R = ) sin(45 ] [ ] ) sin(45 ) cos(45 = ) Punktene til trekanten sammenstiller vi i en matrise; [ ] P = = [ ] (8) (9) For å finne den roterte trekanten A B C multipliserer vi disse to matrisene. RP = [ ][ ] = [ ] () 4 Trekanten A B C er dermed gitt ved punktene A (,), B (, ) og C (, ) b) ) I homogene koordinater er skaleringsmatrisen S og translasjonsmatrisen T gitt ved,5 6 S =,5 T = 4 (). april 6 Side 4 av 6

) Den sammensatte transformasjonsmatrisen får vi ved å multiplisere sammen matrisene T og S. Husk at den matrisen som transformerer først (her skaleringen) skal stå lengst til høyre: 6,5 M = TS = 4,5,5 6 =,5 4 3) Utvider hjørnepunktene A, B og C i trekanten til homogene koordinater og sammenstiller disse i en matrise kalt Q: Q = () Den transformerte trekanten finner vi ved å multiplisere med M fra venstre:,5 6 6 7 7 MQ =,5 4 = 4 4 5 (3) Den transformerte trekanten DEF får da koordinatene D(6, 4), E(7, 4) og F(7,5). 8 7 6 5 F 4 3 D E C C B - A A B - 3 4 5 6 7 8 Figur : Transformasjoner på trekanten ABC.. april 6 Side 5 av 6

4) Når rekkefølgen byttes om får vi,5 6,5 3 M = ST =,5 4 =,5 (4) Vi ser at transformasjonsmatrisene M og M ikke er like, dermed har rekkefølgen som transformasjonene utføres i betydning. (Dette visste vi jo fra før, siden matriseproduktet ikke er kommutativt.). april 6 Side 6 av 6