Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

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