Matematické Fórum


1. 8. 2026 (L) Fórum bude brzy uzavřeno 😿

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 01. 02. 2010 21:42

vasek125
Zelenáč
Příspěvky: 23
Reputace:   
 

Podprostor generovaný sloupci

Ahoj. Mohl by mi prosím někdo na příkladu ukázat, jak se dá určit podprostor generovaný sloupci matice?

Mám třeba matici:
1  1  1
1 -1  1
1  1 -1
1 -1 -1

Offline

 

#2 01. 02. 2010 22:06

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

Stačí ty sloupce zapsat do špičatých závorek: <(1,1,1,1),(1,-1,1,-1),(1,1,-1,-1)>. Nebo lze napočítat ortogonální doplněk (algoritmus tu najdeš), ten vyjde <(1,-1,-1,1)>, proto lze náš prostor popsat jako {(a,b,c,d)|a-b-c+d=0}.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

#3 01. 02. 2010 22:52

vasek125
Zelenáč
Příspěvky: 23
Reputace:   
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

A co třeba matice:
1  2  9
0  2  -5

(Myslím že je tohle zobrazení R3->R2)


Totiž jde mi o to najít obraz zobrazení. Našel jsem si na googlu, že vlastně hledám podprostor generovaný sloupci matice. Ale taky jsem našel, že třeba u tohodle zobrazení je obrazem jen (1,0),(9,-5) - obecně každý druhý sloupec.  Proč?

Offline

 

#4 01. 02. 2010 23:21

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

vasek125 napsal(a):

obecně každý druhý sloupec

Jestli tohle psali na googlu, tak nejsou tak dobří, jak se o nich říká ;)

Nic nezkazíme, když řekneme, že obraz je prostor generovaný množinou vektorů {(1,0),(2,2),(9,-5)}. Nicméně aby šlo o bázi, musíme vyloučit ty vektory, které jsou lineární kombinací ostatních. Bází by mohla být například množina {(1,0),(2,2)} nebo {(2,2),(9,-5)}. Navíc můžeme bázi určitým způsobem upravovat -- např. k jednomu vektoru přičíst násobek jiného nebo některý vektor vynásobit nenulovo konstantou. Po takovýchto úpravách dostáváme, že bází obrazu je {(1,0),(0,1)}.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

#5 02. 02. 2010 00:10

vasek125
Zelenáč
Příspěvky: 23
Reputace:   
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

Tak jsem si počítal další příklady a vyšlo mi, že libovolné dva vektory v zobrazení R3-R2 jsou obrazem zobrazení. I v tomto případě je tomu tak. To bude asi pravidlo v případě takového zobrazení, že?

Offline

 

#6 02. 02. 2010 00:38

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

↑ vasek125: Ne pro libovolné zobrazení. Pokud máme zobrazení, které posílá vše na nulový vektor, pak je obraz tvořen jediným vektorem. Pokud je zobrazení dáno maticí
1 2 5
1 2 5
pak jsou v obrazu pouze násobky vektoru (1,1).

Invence se cení, ale možná by sis měl raději přečíst nějaká ucelená skripta (viz vlákno o skriptech LA).


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

#7 02. 02. 2010 00:46

vasek125
Zelenáč
Příspěvky: 23
Reputace:   
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

Takže obraz zobrazení u př.4 na http://forum.matweb.cz/viewtopic.php?pid=95504 vyjde Im(A)={(1,2,4,1),(1,-1,1,-2)}, protože ten prostřední je lineární kombinací předchozích. Je to správně?

Offline

 

#8 02. 02. 2010 02:30

vasek125
Zelenáč
Příspěvky: 23
Reputace:   
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

Respektive pokud platí to samé jako u R3>R2 i u zobrazení R3>R4 tak to správně je. Platí to i v tomto případě(když mám matici zobrazení z nižšího prostoru do vyššího)?

Offline

 

#9 02. 02. 2010 10:40 — Editoval Kondr (02. 02. 2010 10:43)

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

↑ vasek125: V zásadě jo. Akorát je potřeba rozlišovat kdy mluvíme o bázi a kdy o prostoru. Báze Im(A) je rovna té dvouprvkové množině, kterou jsi popsal. Prostor Im(A) má ale nekonečně mnoho prvků, Im(A)=<(1,2,4,1),(1,-1,1,-2)>.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

#10 02. 02. 2010 14:34

vasek125
Zelenáč
Příspěvky: 23
Reputace:   
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

Díky, ještě malou otázečku: Mám bázi nějakého prostoru(po úpravě)

1 1 1 1
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0

Je dimenze 4 nebo 1 ? Já bych řekl. že 4, ale nikde nepíšou zda se počítají i nulové vektory.

Offline

 

#11 02. 02. 2010 14:55

nordec
Příspěvky: 122
Reputace:   
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

S nulovými vektory se nepočítá, nulový vektor=nic, když tam je je stejné jako kdyby nebyl :)

Báze je největší nezávislá množina v nějakém prostoru, nulové řádky(vektory) jsou lineárně závislé, tedy počet lineárně nezáviských řádků v matici je 1. Báze je totiž jen

1 1 1 1

a dimenze je tedy 1, (dimenze je počet prvků báze, jenže nejdřív je potřeba tu bázi určit).

Offline

 

#12 02. 02. 2010 14:57

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

↑ vasek125:Bázi tvoří lineárně nezávislé vektory. Pokud mám tvůj příklad brát jako vektory zapsané do řádků, pak druhý až čtvrtý jsou (nulové) násobky prvního, nejde proto o bázi. Daný prostor má dimenzi 1. Kdyby byl i první řádek nulový, byla by dimenze 0.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

#13 02. 02. 2010 15:11

vasek125
Zelenáč
Příspěvky: 23
Reputace:   
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

Tak to je zlý. Počítal jsem si tenhle příklad:

Prostor R4->R4 (x1+x2+x3+x4,x1-x3,2x1+x2+x4,-2x1-3x2-4x3-3x4), kde x(x1,x2,x3,x4).
Dokažte že toho zobrazení je lineární a najděte dimenzi, bázi, jádro.


Linearitu jsem dokázal. Takže ta dimenze je tedy 1. Problém je, že jádro mi vyšlo:

Ker(A)={(1,0,0,-1),(0,1,0,-1),(0,0,1,-1)}lambda

což je podle mě blbost ne?

Offline

 

#14 02. 02. 2010 15:12 — Editoval Rumburak (02. 02. 2010 15:20)

Rumburak
Místo: Praha
Příspěvky: 8691
Reputace:   502 
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

↑ vasek125:
Chápeme-li matici

1 1 1 1
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0

jako seznam sloupcových vektorů, pak vidíme, že je v něm 3krát zbytečně (s hlediska generování lineárního obalu)  tentýž vektor

1
0
0
0
, stačilo by, aby tam byl jednou.

Chápeme-li tutéž matici jako seznam řádkových vektorů , pak vidíme, že v něm je 3krát obsažen nulový vektor  (0 0 0 0).

V prvém i druhém pohledu tedy jde o seznam vektorů, který je lineárně závislý, tudíž není bazí svého lineátního obalu a tudíž
počet jeho prvků není roven dimensi příslušného lin. obalu (viz Steinitzova věta).

Dimense prostoru generovaného dotyčnými vektory (t.j. jejich lin. obalu) je v obou zde uvažovaných případech rovna 1,
což  je počet členů takového seznamu, který z původního vznikne vyřazením "zbytečných" vektorů .
V prvém případě jsou zbytečné tři další  výskyty vektoru

1
0
0
0
, protože jeden jeho výskyt k určení lin. obalu stačí,  další výskyty téhož vektoru již nic neovlivní.

Ve druhém případě jsou zbytečné všechny výskyty nulového vektoru, a to z týchž důvodů, jako výše -
jejich přítomnost v seznamu nemá na jeho lineární obal žádný vliv.


PS. Vidím, že to mezitím již vysvětlil kolega Kondr.

Offline

 

#15 02. 02. 2010 15:19

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

Nějaké výpočty by nebyly? Dimenze obrazu je IMHO 2.
Matice zobrazení je
1 1 1 1
1 0 -1 0
2 1 0 1
-2 -3 -4 -3
bázi obrazu tvoří dva prostřední sloupce. Proto by jádro i obraz měly ḿít dimenzi 2.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

#16 02. 02. 2010 15:27

vasek125
Zelenáč
Příspěvky: 23
Reputace:   
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

No já jsem to pochopil tak, že jsem dělal gaussovu eliminaci po řádcích.

Offline

 

#17 02. 02. 2010 15:28

vasek125
Zelenáč
Příspěvky: 23
Reputace:   
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

Vím, že kernel se určuje řádkovou gausovou eliminací.

Offline

 

#18 02. 02. 2010 15:50

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

První krok gaussovky
1 0 -1 0
0 1 2 1
0 1 2 1
0 -3 -6 -3
druhý krok gaussovky
1 0 -1 0
0 1 2 1
0 0 0 0
0 0 0 0
Kernel je ${(b,-2b-a,b,a)|a,b\in R}=\langle(1,-2,1,0),(0,-1,0,1)\rangle$. Asi máš chybu v gaussovce.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

#19 03. 02. 2010 13:57

vasek125
Zelenáč
Příspěvky: 23
Reputace:   
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

A při určování obrazu tohoto zobrazení postupuju přesně jak? Vypočtu si, že 1. sl je kombinací těch dalších. vyřadím ho. A pak zkouším, jestli není nějaký další sloupec kombinací těch zbývajích 2?

Offline

 

#20 03. 02. 2010 15:24

Kondr
Veterán
Místo: Linz, Österreich
Příspěvky: 4247
Škola: FI MU 2013
Pozice: Vývojář, JKU
Reputace:   38 
 

Re: Podprostor generovaný sloupci

↑ vasek125: Algoritmů se nabízí víc. Asi nejrychlejší je provádět sloupcové úpravy tak, abychom matici převedli na schodovitý tvar. Nenulové sloupce pak generují obraz.


BRKOS - matematický korespondenční seminář pro střední školy

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson