10 a Lista de Exercícios

Documentos relacionados
Álgebra Linear. Curso: Engenharia Electrotécnica e de Computadores 1 ō ano/1 ō S 2006/07

4 a LISTA DE EXERCÍCIOS Produto Interno Álgebra Linear - 2 o Semestre /2005 LEE, LEGI, LEIC-TP, LERCI

Álgebra Linear. 8 a Lista: a) Use o processo de ortogonalização de Gram Schmidt para construir uma base ortonormada para W.

ficha 6 espaços lineares com produto interno

Lista 8 de Álgebra Linear /01 Produto Interno

Instituto Superior Técnico Departamento de Matemática Última actualização: 18/Nov/2003 ÁLGEBRA LINEAR A

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO LEEC EXERCÍCIOS DE ÁLGEBRA

Álgebra linear A Primeira lista de exercícios

Apontamentos III. Espaços euclidianos. Álgebra Linear aulas teóricas. Lina Oliveira Departamento de Matemática, Instituto Superior Técnico

Ficha de Trabalho 06 e 07

Espaços vectoriais com produto interno. ALGA 2008/2009 Mest. Int. Eng. Electrotécnica e de Computadores Espaços vectoriais com produto interno 1 / 19

TESTE FINAL DE ÁLGEBRA LINEAR 18 de Janeiro de 2017 Instituto Superior Técnico - Engenharia Aeroespacial

EXAME DE ÁLGEBRA LINEAR (Semestre Alternativo, Alameda) GRUPO I

1. Considere a seguinte matriz dos vértices dum triângulo D = 0 2 3

CM005 Álgebra Linear Lista 3

Exercícios de Álgebra Linear 2 o Semestre 2008/2009 LEIC, LEGM, LMAC, MEFT, MEBiom e MEC

Álgebra Linear 1 ō Teste - 16/ 11/ 02 Cursos: Eng. Ambiente, Eng. Biológica, Eng. Química, Lic. Química

7 Formas Quadráticas

Álgebra Linear I - Aula Forma diagonal de uma matriz diagonalizável

MAT Álgebra Linear para Engenharia II - Poli 2 ō semestre de ā Lista de Exercícios

. (1) Se S é o espaço vetorial gerado pelos vetores 1 e,0,1

7 Formas Quadráticas

TERCEIRO TESTE DE ÁLGEBRA LINEAR Teste de Dezembro de 2013 Instituto Superior Técnico - LEE, LEGI, LEIC-TP, LETI

P4 de Álgebra Linear I de junho de 2005 Gabarito

Problemas de Álgebra Linear

ÁLGEBRA LINEAR. Exame Final

0 1. Assinale a alternativa verdadeira Q1. Seja A = (d) Os autovalores de A 101 são i e i. (c) Os autovalores de A 101 são 1 e 1.

G3 de Álgebra Linear I

INSTITUTO DE MATEMÁTICA E ESTATÍSTICA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

5. Seja A uma matriz qualquer. Assinale a afirmativa

MAT ÁLGEBRA LINEAR PARA ENGENHARIA II 1 a Lista de Exercícios - 2 o semestre de 2006

G3 de Álgebra Linear I

Indicação de uma possível resolução do exame

ÁLGEBRA LINEAR AULA 9 ESPAÇOS VETORIAIS EUCLIDIANOS

ficha 5 transformações lineares

Ficha Prática nº 5: Espaços Vectoriais. a11 a 12 a : a 11, a 12, a 21 R

1 a Lista de Exercícios de MAT3458 Escola Politécnica 2 o semestre de 2016

Q1. Considere um sistema de coordenadas Σ = (O, E) em E 3, em que E é uma base ortonormal de V 3. Sejam π 1 e π 2 os planos dados pelas equações

Álgebra Linear - Exercícios resolvidos

PROBLEMAS DE ÁLGEBRA LINEAR

G4 de Álgebra Linear I

ESPAÇOS VETORIAIS EUCLIDIANOS

(a) (1,5) Obtenha os autovalores e autovetores de L. (b) (1,0) A matriz de L em relação à base canônica de M 2 2 é diagonalizável? Explique.

(b) A não será diagonalizável sobre C e A será diagonalizável sobre R se, e

G3 de Álgebra Linear I

MAT Álgebra Linear para Engenharia II

2012/2013-1º SEMESTRE- 1ª ÉPOCA EXAME DE ÁLGEBRA LINEAR (1303) 2 de Janeiro de 2013

Álgebra Linear Problemas de Avaliação Contínua

PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM

Lista 6: transformações lineares.

(d) v é um autovetor de T se, e somente se, T 2 = T ; (e) v é um autovetor de T se, e somente se, T (v) = v.

GAAL - Exame Especial - 12/julho/2013. Questão 1: Considere os pontos A = (1, 2, 3), B = (2, 3, 1), C = (3, 1, 2) e D = (2, 2, 1).

Álgebra Linear. Determinantes, Valores e Vectores Próprios. Jorge Orestes Cerdeira Instituto Superior de Agronomia

Perg 1 3 Val C Perg 2 2 Val B Perg 3 2 Val D Perg 4 3 Val A

exercícios de álgebra linear 2016

(I) T tem pelo menos um autovalor real; (II) T é diagonalizável; (III) no espaço vetorial real R n, o conjunto {u, v} é linearmente independente.

3 a Lista de Exercícios de Introdução à Álgebra Linear IMPA - Verão e B =

Produto Interno - Mauri C. Nascimento - Depto. de Matemática - FC UNESP Bauru

Universidade Federal da Paraíba - UFPB Centro de Ciências Exatas e da Natureza - CCEN Departamento de Matemática - DM

6 Valores e Vectores Próprios de Transformações Lineares

MAT Álgebra Linear para Engenharia II

1 Espaços Vectoriais

G4 de Álgebra Linear I

Aulas práticas de Álgebra Linear

ÁLGEBRA LINEAR I - MAT0032

Ficha de Trabalho 09 e 10

Universidade Federal da Paraíba Departamento de Matemática. Álgebra Linear e Geometria Analítica

Produto interno no espaço vectorial R n

MAE125 Álgebra Linear /1 Turmas EQN/QIN

MAT-27 Lista-09 Outubro/2011

Nota: Turma: MA 327 Álgebra Linear. Terceira Prova. Boa Prova! Primeiro Semestre de T o t a l

MAE125 Álgebra Linear /2 Turmas EQN/QIN

Lista de exercícios para entregar

Lista de exercícios cap. 3. um produto interno no IR²:

Álgebra Linear II - Poli - Gabarito Prova SUB-tipo 00

0.1 Matrizes, determinantes e sistemas lineares

Ficha de Trabalho 08 Transformações Lineares. (Aulas 19 a 22).

EXERCÍCIOS DE ÁLGEBRA LINEAR. Prefácio 3. Parte 1. Sistemas de equações lineares 4. Parte 2. Matrizes 10. Parte 3.

Um curso rápido de ALGA apenas em R 2

Álgebra Linear /2 Turma 11852

Álgebra Linear I - Aula 22

Colectânea de Exercícios

Revisão de Álgebra Linear

1 a Lista de Exercícios MAT 3211 Álgebra Linear Prof. Vyacheslav Futorny

P3 de Álgebra Linear I

MAT3458 ÁLGEBRA LINEAR II 2 a Lista de Exercícios 2 o semestre de 2018

Capítulo 2. Ortogonalidade e Processo de Gram-Schmidt. Curso: Licenciatura em Matemática

Diagonalização unitária e diagonalização ortogonal. (Positividade do produto interno) Raíz quadrada. Formas quadráticas.

Álgebra Linear e Geometria Anaĺıtica. Espaços Vetoriais Reais

INSTITUTO DE MATEMÁTICA E ESTATÍSTICA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

Álgebra Linear. Professor Alessandro Monteiro. 1º Sábado - Matrizes - 11/03/2017

EXERCÍCIOS DE ELEMENTOS DE MATEMÁTICA II (BQ, CTA, EFQ, Q) 2002/2003. Funções reais de várias variáveis

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA DE SETÚBAL DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA ÁLGEBRA LINEAR E GEOMETRIA ANALÍTICA TÓPICOS DE RESOLUÇÃO do Teste Final 2012/2013

1. Conhecendo-se somente os produtos AB e AC, calcule A = X 2 = 2X. 3. Mostre que se A e B são matrizes que comutam com a matriz M = 1 0

Notas de Aulas 3(Segunda Avaliação)-Produto Interno II Prof. Carlos Alberto S Soares

Álgebra Linear /2 Turma EM1 (unificada)

ESPAÇOS LINEARES (ou vetoriais)

Parte 3 - Produto Interno e Diagonalização

GABARITO PSUB Questão Resposta 1 A 2 A 3 E 4 D 5 A 6 B 7 A 8 A 9 C 10 E 11 C 12 C 13 B 14 C 15 A 16 D

7. Sejam U, W subespaços vetoriais de um espaço vetorial V sobre um corpo K. Prove que U W é um subespaço vetorial de V se e somente se U W ou W U.

Transcrição:

Álgebra Linear Licenciaturas: Eng. Biológica, Eng. Ambiente, Eng. Química, Química 1 ō ano 2004/05 10 a Lista de Exercícios Problema 1. Decida quais das expressões seguintes definem um produto interno. Em caso negativo indique qual (ou quais) dos axiomas de definição do produto interno não se verifica. a) (u 1, u 2 ), (v 1, v 2 ) = 4u 1 v 1 + u 2 v 1 + u 1 v 2 + 4u 2 v 2 em R 2. b) (u 1, u 2, u 3 ), (v 1, v 2, v 3 ) = u 1 v 1 u 2 v 2 + u 3 v 3 em R 3. c) (u 1, u 2, u 3 ), (v 1, v 2, v 3 ) = u 2 1v 2 1 + u 2 2v 2 2 + u 2 3v 2 3 em R 3. d) (u 1, u 2, u 3 ), (v 1, v 2, v 3 ) = u 1 v 1 + u 3 v 3 em R 3. e) (u 1, u 2, u 3, u 4 ), (v 1, v 2, v 3, v 4 ) = u 2 1v 2 1 + u 2 2v 2 2 + u 2 3v 2 3 + u 2 4v 2 4 em R 4. Problema 2. Utilize os produtos internos usuais em R 2, R 3 e R 4, para calcular u, d(u, v) e proj v u para: a) u = (1, 2) e v = (2, 1). b) u = (0, 2, 1) e v = (3, 4, 0). c) u = (0, 2, 1, 1) e v = ( 3, 2, 4, 4) Problema 3. Para que escolha(s) da constante k C, os vectores u = (1, 2, 3, 4), v = (1, k, 0, i) são ortogonais (relativamente ao produto interno usual de C)? ( ) ( 1 Problema 4. Sejam x = 5, 1 2 5 e y = 3 30, 30 ). Mostre que {x, y} é um conjunto ortonormal quando em R 2 está definido o produto interno (x 1, x 2 ), (y 1, y 2 ) = 3x 1 y 1 + 2x 2 y 2, mas não é um conjunto ortonormal em R 2 com o produto interno usual. Problema 5. Calcule o ângulo que o vector (1, 1) R 2 faz com os vectores coordenados unitários de R 2 (use o produto interno usual de R 2 ). Problema 6. Utilizando o produto interno usual, verifique a desigualdade de Cauchy-Schwarz para os seguintes vectores. a) u = ( 3, 1, 0) e v = (2, 1, 3) b) u = ( 4, 2, 1) e v = (8, 4, 2) c) u = (0, 2, 2, 1) e v = ( 1, 1, 1, 1)

AL 2004/2005 2 Problema 7. Considere R 3 com o produto interno u, v = u 1 v 1 + 2u 2 v 2 + 3u 3 v 3. Utilize o algoritmo de Gram-Schmidt e a normalização para transformar numa base ortonormal a base {(1, 1, 1), (1, 1, 0), (1, 0, 0)}. Problema 8. Considere R 3 com o produto interno usual e seja W o subespaço de R 3 gerado pelos vectores u 1 = (0, 1, 0) e u 2 = ( 4 5, 0, 3 5 ). Exprima w = (1, 2, 3) na forma w = w 1 + w 2, em que w 1 W e w 2 W. Problema 9. Sendo P 2 o espaço dos polinómios de coeficientes reais de grau menor ou igual a 1 o produto interno considere a operação definida por (a 0 + a 1 x + a 2 x), (b 0 + b 1 x + b 2 x) = a 0 b 0 + a 0 b 1 + a 1 b 0 + 3a 1 b 1 + a 2 b 2 a) Mostre que esta operação é um produto interno. b) Determine a norma do vector 5 + 2x em relação a este produto interno. c) Determine o complemento ortogonal do subespaço gerado por 1 + x + x 2 e 1 x. Quantos vectores com norma 1 existem neste espaço? d) Determine uma base ortonormal de P 2. Problema 10. Seja V o espaço linear real das matrizes 2 2. a) Mostre que a função A, B = tr(a t B) define um produto interno em V, onde A t representa a transposta da matriz A e tr(a) (o traço de A) é a soma dos elementos da diagonal principal da matriz A. b) Determine o complemento ortogonal em V do subespaço das matrizes diagonais. c) Determine uma base para o subespaço de V formado pelas matrizes de traço nulo. Indique o complemento ortogonal deste subespaço. Problema 11. 1 2 1 2 Seja A = 3 5 0 4. 1 1 2 0 a) Encontre bases para os subespaços gerados pelas linhas da matriz, pelas colunas da matriz e para o espaço nulo (ou núcleo) da matriz A. b) Verifique que qualquer vector do espaço gerado pelas linhas de A é ortogonal a qualquer vector do espaço nulo da matriz A. (Considere R 4 com o produto interno usual.) c) Encontre uma base para o subespaço nulo da matriz A T. Verifique que qualquer vector do espaço gerado pelas colunas de A é ortogonal a qualquer vector do espaço nulo da ma triz A T. (Considere R 3 com o produto interno usual.)

AL 2004/2005 3 Problema 12. Seja W o subespaço de R 2 dado pela equação y = 2x. Determine W e a distância do vector (1, 1) aos subespaços W e W respectivamente, quando a) consideramos R 2 com o produto interno usual; b) consideramos R 2 com o seguinte produto interno: (x 1, y 1 ), (x 2, y 2 ) = 2x 1 x 2 + x 1 y 2 + y 1 x 2 + y 1 y 2. Problema 13. Considere o produto interno em R 2 definido por [ ] 1 2 v, w = v t w. 2 8 em que se está a representar um vector de R 2 pelo vector coluna das suas componentes em relação à base canónica. a) Determine todos os vectores em R 2 ortogonais a (1, 0) relativamente a este produto interno. b) Determine uma base ortonormal de R 2 relativamente a este produto interno. Problema 14. Considere R 3 com o produto interno usual. a) Seja W o subespaço de R 3 dado pela equação x 2y 3z = 0. Determine W. Qual a distância do vector (1, 0, 1) aos subespaços W e W, respectivamente? b) Seja W o subespaço de R 3 dado pelas equações paramétricas x = 2t, y = 5t e z = 4t, sendo t R. Determine W. Qual a distância do vector (1, 0, 1) aos subespaços W e W, respectivamente? Problema 15. Determine a distância de (2, 0, 1) ao plano x y z = 3, considerando R 3 com o produto interno usual. Problema 16. Considere um paralelipípedo definido pelos vectores u = (1, 1, 0), v = (0, 1, 1) e w = (1, 0, 1). a) Determine a área do paralelogramo definido por u e v. b) Determine a altura do paralelipípedo. c) Determine o volume do paralelipípedo usando a noção de determinante de uma matriz. Use ainda os resultados das alíneas anteriores para confirmar o resultado obtido. Problema 17. Considere em C 3 o produto interno usual e o subespaço F = {(x, y, z) : x y z = 0}.

AL 2004/2005 4 a) Determine a matriz A que representa a projecção ortogonal P de C 3 sobre F em relação à base canónica de C 3. b) Determine o vector de F que está mais próximo de (0, 1, 1). c) Mostre que A é uma matriz hermiteana. d) Determine os valores próprios de A. e) Determine uma matriz unitária U tal que U 1 AU seja diagonal. Problema 18. Seja T uma transformação hermiteana, anti-hermiteana ou unitária de um espaço euclidiano real ou complexo V. a) Sejam u, v vectores próprios de T associados a valores próprios diferentes. Mostre que u e v são ortogonais. b) Mostre que se T é diagonalizável, então V admite uma base ortonormal de vectores próprios. Problema 19. Diga se são simétricas, anti-simétricas, hermiteanas, anti-hermiteanas ou unitárias as matrizes seguintes 1 2 5 1 i 5 0 1 0 [ ] A = 2 0 3 B = 1 0 3 C = 1 0 0 i i D = i i 5 3 1 5 3 1 0 0 1 Problema 20. Seja A uma matriz anti-simétrica, n n, com n ímpar. Diga qual o valor de det(a). Problema 21. Mostre que toda a matriz A se pode escrever na forma A = R+T onde R é simétrica e T anti-simétrica. Problema 22. Sendo A e B matrizes reais simétricas. Diga qual o valor lógico das afirmações: a) A + B é simétrica. b) AB é simétrica. c) Se AB = BA então AB é simétrica. Problema 23. Seja V um espaço euclideano real e seja T : V V uma transformação linear sobrejectiva tal que T (u), T (v) = u, v, para todos os vectores u, v V.(Estas transformações chamam-se unitárias.) Mostre que: a) T é injectiva; b) T 1 (u), T 1 (v) = u, v, para todos os vectores u, v V ; c) T (u), v = u, T 1 (v), para todos os vectores u, v V ; d) T (v) = v, para todos os vectores v V. e) Mostre que se λ é um valor próprio de T então λ = 1.

AL 2004/2005 5 Exercícios de escolha múltipla 24. Considere o subespaço de R 3, W = {(x, y, z) R 3 : x y + z = 0}. Para o produto interno usual, uma base ortogonal para W é {( 1/2, 1/2, 1)} {(1, 1, 2), ( 1, 1, 0)} {(1, 1, 0)} {(1, 1, 0), ( 1/2, 1/2, 1)} 25. Considere R 2 munido do produto interno x, y = x T A y onde A = e x, y R 2 são vectores coluna. a) Diga qual das afirmações seguintes é verdadeira: [ 1 0 0 2 Os vectores (1, 1) e ( 1, 1) formam uma base ortogonal para R 2. Os vectores (1, 1) e (1, 1) formam uma base ortogonal para 2 R2. Os vectores (1, 1) e (1, 1) formam uma base ortonormal para 2 R2. Os vectores (1, 1) e ( 1, 1) formam uma base ortonormal para R 2. ] b) Designe por proj v u a projecção ortogonal de u sobre v para o produto interno dado. Então proj (1,1) (1, 0) = 2(1, 0) proj 3 (1,0)(1, 1) = 2 (1, 0) 3 proj (1,0) (1, 1) = (1, 1) proj (1,1) (0, 1) = 1 (1, 1) 3