( ) III) ESPAÇOS VETORIAIS REAIS. Definição: Denomina-se espaço vetorial sobre os Reais (R) ao conjunto não vazio. 1) Existe uma adição:

Documentos relacionados
3. Seja C o conjunto dos números complexos. Defina a soma em C por

2. COMBINAÇÃO LINEAR E DEPENDÊNCIA LINEAR DE VETORES

AULA Subespaço, Base e Dimensão Subespaço.

Aplicações lineares. Capítulo Seja T: a) Quais dos seguintes vectores estão em Im( T )? 1 i) 4. 3 iii) ii)

1. Revisão Matemática

1- Resolução de Sistemas Lineares.

TRANSFORMAÇÕES LINEARES

APONTAMENTOS DE ÁLGEBRA LINEAR E GEOMETRIA ANALÍTICA

Primeira Lista de Exercícios

de adição e multiplicação por escalar definidas por: 2. Mostre que o conjunto dos polinômios da forma a + bx com as operações definidas por:

TEORIA DE SISTEMAS LINEARES

Tópicos de Matemática Elementar

(x 1, y 1 ) (x 2, y 2 ) = (x 1 x 2, y 1 y 2 ); e α (x, y) = (x α, y α ), α R.

Álgebra Linear e Geometria Anaĺıtica. Espaços Vetoriais Reais

1.4 Determinantes. determinante é igual ao produto dos elementos da diagonal principal menos o produto dos elementos da diagonal secundária.

Universidade Federal Fluminense - GAN

Universidade Federal de Viçosa Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas Departamento de Matemática

TEORIA DE SISTEMAS LINEARES

Transformação de similaridade

MAT Resumo Teórico e Lista de

TÓPICOS. Transformação linear.

Espaços Vetoriais. () Espaços Vetoriais 1 / 17

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA

6. Verifique detalhadamente que os seguintes conjuntos são espaços vetoriais(com a soma e produto por escalar usuais):

Provas de Matemática Elementar - EAD. Período

Bases e dimensão. Roberto Imbuzeiro Oliveira. 22 de Março de 2012

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

Esp. Vet. I. Espaços Vetoriais. Espaço Vetorial. Combinações Lineares. Espaços Vetoriais. Espaço Vetorial Combinações Lineares. Esp. Vet.

5. Considere os seguintes subconjuntos do espaço vetorial F(R) das funções de R em R:

Questão 1: Seja V o conjunto de todos os pares ordenados de números reais. Denamos a adição e a multiplicação por escalar em V por

1. Revisão Matemática

MA71B - Geometria Analítica e Álgebra Linear Profa. Dra. Diane Rizzotto Rossetto. LISTA 5 - Espaços Vetoriais

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA

AULA Matriz inversa Matriz inversa.

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

Aula 25 - Espaços Vetoriais

Lista de exercícios cap. 2

ESPAÇOS VETORIAIS. Álgebra Linear e Geometria Analítica Prof. Aline Paliga

ESPAÇOS LINEARES (ou vetoriais)

Álgebra Linear Exercícios Resolvidos

Universidade Federal Fluminense - GAN

NOTAÇÕES. Observação: Os sistemas de coordenadas considerados são os cartesianos retangulares.

Universidade Federal Fluminense ICEx Volta Redonda Introdução a Matemática Superior Professora: Marina Sequeiros

ESPAÇO VETORIAL REAL. b) Em relação à multiplicação: (ab) v = a(bv) (a + b) v = av + bv a (u + v ) = au + av 1u = u, para u, v V e a, b R

n n ...

NOTAÇÕES. denota o segmento que une os pontos A e B. In x denota o logarítmo natural de x. A t denota a matriz transposta da matriz A.

Fundamentos de Análise Matemática Profª Ana Paula. Números reais

Álgebra Linear. Prof. Ronaldo Carlotto Batista. 20 de março de 2019

Universidade Federal de Uberlândia Faculdade de Matemática

ÁLGEBRA. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores LEEC Ano lectivo de 2002/2003

exercícios de álgebra linear 2016

Álgebra Linear I. Resumo e Exercícios P3

Primeira Lista de Álgebra Linear

TÓPICOS. Matriz inversa. Método de condensação. Matriz ortogonal. Propriedades da álgebra matricial.

(x 1 + iy 1 ) + (x 2 + iy 2 ) = x 1 + x 2 + i(y 1 + y 2 ) a(x + iy) = ax + i(ay)

2 Espaços Vetoriais. 2.1 Espaços Vetoriais Euclidianos

ÁLGEBRA LINEAR. Base e Dimensão de um Espaço Vetorial. Prof. Susie C. Keller

Álgebra Linear e suas Aplicações Notas de Aula. Petronio Pulino = Q

EQUAÇÃO DO PLANO. Profª Cristiane Guedes

Parte 2 - Espaços Vetoriais

Construção do anel de polinômios em uma indeterminada utilizando módulos

ÁLGEBRA LINEAR. Combinação Linear, Subespaços Gerados, Dependência e Independência Linear. Prof. Susie C. Keller

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

ÁLGEBRA LINEAR I - MAT Em cada item diga se a afirmação é verdadeira ou falsa. Justifiquei sua resposta.

Representação em espaço de estado de sistemas de enésima ordem. Função de perturbação não envolve termos derivativos.

Espaços Vetoriais Reais

Prova Parcial 1 Matemática Discreta para Computação Aluno(a): Data: 18/12/2012

Notas de Aula Álgebra Linear. Elton José Figueiredo de Carvalho Escola de Ciências e Tecnologia Universidade Federal do Rio Grande do Norte

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

Algebra Linear S ergio Lu ıs Zani

DESIGUALDADES, LEIS LIMITE E TEOREMA DO LIMITE CENTRAL. todas as repetições). Então, para todo o número positivo ξ, teremos:

Soluções dos trabalhos de 1 a 7

Espaços Euclidianos. Espaços R n. O conjunto R n é definido como o conjunto de todas as n-uplas ordenadas de números reais:

Considerações finais

Proposta de teste de avaliação

Exponenciais e Logaritmos (MAT 163) - Notas de Aulas 2 Prof Carlos Alberto S Soares

Análise de Regressão Linear Múltipla I

38 CAPÍTULO 2. ESPAÇOS VETORIAIS EXERCÍCIOS

Álgebra Linear AL. Luiza Amalia Pinto Cantão. Depto. de Engenharia Ambiental Universidade Estadual Paulista UNESP

Números primos, números compostos e o Teorema Fundamental da Aritmética

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS CENTRO DAS ENGENHARIAS Disciplina: Vetores e Álgebra linear. Lista 01

n ) uma amostra aleatória da variável aleatória X.

Exercícios de Aprofundamento Matemática Progressão Aritmética e Geométrica

ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA DE SETÚBAL DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA MATEMÁTICA DISCRETA Curso: LEI. Correção do exame da Época Normal - A 2006/2007

UFPB - CCEN - DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA ÁLGEBRA LINEAR E GEOMETRIA ANALÍTICA 1 a LISTA DE EXERCÍCIOS PERÍODO

XIX Semana Olímpica de Matemática. Nível U. Algumas Técnicas com Funções Geratrizes. Davi Lopes

ÁLGEBRA. Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores LEEC Ano lectivo de 2002/2003

Lista 1: sistemas de equações lineares; matrizes.

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS FÍSICAS E MATEMÁTICAS TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO. Débora Zichtl Campos Mariani Pichetti

2 a. Lista de Exercícios

ITA Destas, é (são) falsa(s) (A) Apenas I (B) apenas II (C) apenas III (D) apenas I e III (E) apenas nenhuma.

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 12.º Ano Versão 3

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

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 11.º Ano de escolaridade Versão 4

Notas para o Curso de Algebra Linear Il Dayse Haime Pastore 20 de fevereiro de 2009

3 - Subespaços Vetoriais

FICHA de AVALIAÇÃO de MATEMÁTICA A 11.º Ano de escolaridade Versão 3

Álgebra Linear e Geometria Analítica. 7ª aula

Transcrição:

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS III) ESPAÇOS VETORIAIS REAIS Defiição: Deomia-se espaço vetorial sobre os Reais (R) ao cojuto ão vazio + : V V V ) Existe uma adição: com as seguites propriedades: uv, u+ v ( ) A) Associativa da adição:,, V, ( ) ( ) uvw u+ v+ w u+ v + w A) Comutativa da adição : uv, V, u+ v v+ u A) Elemeto eutro da adição: 0 V u V, u+ 0 0+ u u A4) Elemeto oposto da adição: u V ( u) V u+ ( u) ( u) + v 0 V, tal que: ) Existe uma multiplicação por escalar: M) α β K V α( β ) ( αβ) M) α, β,u ( α β) u u M) α,, α( + ) α + M4) K u V ( u) u,,u u u K V + α + β u K uv V u v u α v : R V V ( α ),v αv com as seguites propriedades: Notação: V, +, : espaço vetorial Obs : Os elemetos reais são chamados escalares e deotados por α, βκ,, por exemplo Obs : Os elemetos do espaço vetorial V são chamados vetores e são deotados, ormalmete, pelas letras u, v,w, detre outras Exemplos: ) O cojuto de vetores do plao R v r uuuuur u+ v u r ) O espaço vetorial R, +, ) O espaço vetorial C, +,, sedo as operações defiidas da seguite forma: ( ),,,, ( a+ bi) + ( c+ di) ( a+ c) + ( b+ d) i a b c d R e α( ) α α, α, a+ bi a+ bi R a+ bi C

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS 4) O cojuto das -uplas reais, R ( ) multiplicação por escalar usuais { x, x,, x x, x,, x } R, com as operações de adição e 5) O cojuto das matrizes M com as operações de adição e multiplicação por escalar usuais das matrizes ( ) m R 6) O cojuto dos poliômios de grau Cotra-exemplos: P R i i R i R i 0 i ( ) ax a { a x + a x + + ax + ax + a0 a } ) Cosidere o cojuto dos úmeros reais e as operações abaixo defiidas: Observe que a operação + : R R R (, ) ab a+ b ) Seja V R e as seguites operações: + : R R R (( ) ( )) ( ab,, cd, a+ cb, + d e : R R R ( α a), α a 0 ão satisfaz a propriedade (M4), pois x 0, x 0 x e : R R R ( ) ( ) ( ) α, ( ab, ) α ab, αab, ) A operação de multiplicação por escalar defiida desta forma ão satisfaz a propriedade (M), isto é: α + β ab, α + β ab, αa+ βab, α ab, + β ab, αa+ βab, + b ( )( ) (( ) ) ( ) ( ) ( ) ( ) Exercícios: ) Verifique se o cojuto abaixo, com as operações defiidas é um espaço vetorial: : R R R (( x, y),( x, y) ) ( x+ x,0) e : R R R ( ( )) ( ) ( α, x, y α x, y αx, αy ) )Seja V { u R/ u > 0}, verifique se V é Espaço Vetorial sobre R com as operações: a) Usuais; b) + : V x V V : R x V V α u + v uv α u u PROPRIEDADES DOS ESPAÇOS VETORIAIS: Seja V um espaço vetorial real P) O vetor ulo (ou elemeto eutro da adição) é sempre úico P) Para cada vetor u V, existe um úico vetor palavras, o vetor oposto de u é úico P) α R, α0 0, 0 V P4) u V,0 u 0,0 R P5) α u 0 α 0 ou u 0, α R e u V P6) α, u ( α) u α( u) ( αu) R V ( ) 0 u V tal que u+ u, em outras P7) α R, uv, V α( u v) αu αv, sedo que u v u + (-v)

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS P8) α β ( α β), R, u V u αu βu P9) Se uvw,, V e u+ v u+ w, etão v w SUESPAÇO VETORIAL Defiição: Um subcojuto ão vazio W V, ( V um espaço vetorial real) é dito subespaço vetorial de V se também é um espaço vetorial real, cosiderado as operações restritas a ele Teorema: Um subcojuto ão vazio W V, ( V um espaço vetorial real) é um subespaço vetorial se satisfaz: (i) 0 W (ii) uv, W u+ v W (iii) u W, α R αu W Exercício: Verifique se os subcojutos abaixo são subespaços vetoriais: { abc,, a b c 0 }, W + + V R a) ( ) b) a a 0, W ( ) a + a a a a a c) { pt a0 + ax + ax a+ a a0 } V M R W (), V P ( R ) INTERSECÇÃO DE SUESPAÇOS VETORIAIS Seja V, +, um espaço vetorial e sejam UW, V, UW, φ, dois subespaços vetoriais de V Proposição: A itersecção de U W é um subespaço vetorial de V, +, Obs: ) Note que a uião de subespaços vetoriais de V, +,, U W ão é um subespaço de V ) Todo espaço vetorial V possui pelo meos dois subespaços, os quais são chamados de subespaços triviais São eles: U 0, U V SOMA DE SUESPAÇOS Proposição: Cosidere o cojuto dado por: + { u+ w u, w } subespaço vetorial de Obs: Nestas codições temos que: ) U+ W W+ U; ) { 0} U+ U; ) U U+ W, W U+ W V, chamado de subespaço soma U W U W Este cojuto é um

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS Defiição: Seja V, +, um espaço vetorial e sejam UW, V, UW, φ, dois subespaços vetoriais de V, tais que U+ W V e U W { 0} Neste caso, dizemos que V é a soma direta de U e W Os subespaços U e W são ditos subespaços suplemetares Notação: U W Exercício: Cosidere os seguites subcojutos de R e verifique se R é a soma direta de U e W Represete geometricamete os subespaços cosiderados { 0,0, z z } a) U ( xy,,0) xy, R e ( ) W R { z } b) U ( xy,,0) xy, R e ( 0, zz, ) W R Proposição: Sejam U e W subespaços vetoriais de um espaço vetorial V Etão V U W se, e somete se, cada vetor v V admite uma úica decomposição v u+ w, ode u U e w W COMINAÇÃO LINEAR Defiição: Seja um espaço vetorial sobre e,,, V Diz-se que um vetor v V é combiação liear dos elemetos de S, se existirem escalares α, α,, α R tais que: V R S { u u u } v α u α u α u α u + + + j j j LISTA DE EXERCÍCIOS ) Verifique se o vetor w (, 0, 0) é combiação liear dos vetores u (,, ), u (,, 0) e u (, 0, ) ) Para qual valor de, o vetor vetores de k R (,, k) S, sedo S {(, 0, ), (,, 5) } v R pode ser escrito como combiação liear dos v abc,, R ) Determie codições para o vetor ( ) liear dos vetores u (,, ), ( ) u ( 0,, ) 4) Verdadeiro ou Falso Justifique a) (,0,) (,0, ),(,0,0) b) c) t+ t + t, t+ t u, 0, e 0 0 0 0,, 0 0 0 0 5) Verifique se os seguites cojutos são espaços vetoriais: 4, para que o mesmo seja uma combiação

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS a), (x, y ) + (x, y ) (x + x, y + y ) e α(x, y) ( α x, α y) b), (x, y ) + (x, y ) (x + x, y + y ) e α ( x, y) ( αx, 0) c) A {(x, y) : y5x } com as operações usuais 0 a d) A M(,) : a, b R com as operações usuais b 0 e), ( x, y) + (x, y ) (x y, x + y), a(x, y) (ay, ax) f),{( x,x,x) : x R}, com as operações usuais 6) Prove que se u, v e w V e u+vu+w, etão vw (lei do cacelameto da adição) 7) Seja V o cojuto dos vetores geométricos do espaço Sedo u um vetor fixo desse espaço, mostrar que W { αu : α R} é um subespaço vetorial de V 8) Verifique se são subespaços vetoriais de V a) V, W { ( x, y) R : y 0 } x y b) VM ( ), W M (R) : y x z t c) VM ( ), U {A M ( ): A t A}, W {A M ( ): A T T A}, ode T é uma matriz dada de M ( ) d) V, U { ( x, y, z) R : x z }, W { ( x, y, z) R : y x + e z 0 } a b e) VM ( ), W M (R) : ad bc 0 (matrizes iversíveis) c d f) V P ( ), U{f(t) P ( ): f(t) tem grau maior que }, W{f(t) P ( ): f(0) f()} 9) Verificar que ão são subespaços vetoriais do R: a) W { (x, y, z) R : x } b) W { (x, y, z) R : x + y + z 0} 0)Sejam U, V e W subespaços do R, tais que U{ ( x, yz, ) R : x z}, V{ (x, y, z) R : x y 0 } e W { (x, y, z) R : x + y + z 0 } Verifique que U + V e V + W Em algum dos casos a soma é direta, U + W ) Seja V M ( ), mostrar que a itersecção dos subespaços W {matrizes triagulares superiores} e W {matrizes triagulares iferiores} é um subespaço vetorial de V 5

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS SUESPAÇO GERADO Seja um espaço vetorial sobre e V R S { u u u },,, V Cosidere o cojuto de todas as combiações possíveis de S, ou seja, W α juj α j Z, uj S j Proposição: O cojuto W como descrito ateriormete é um subespaço vetorial de V, chamado W S de subespaço vetorial gerado por S Notação: [ ] PROPRIEDADES DOS SUESPAÇOS GERADOS Sejam S, S e S cojutos de um espaço vetorial V, +, Etão: P) S [ S] P) S S [ S] [ S] P) [ S] [ S] P4) [ ] + [ ] [ ] ESPAÇOS VETORIAIS FINITAMENTE GERADOS Defiição: Um espaço vetorial V, +, u, u fiito de vetores geradores, isto é,,, S S S S é fiitamete gerado se existe um sistema (ou cojuto) u V tais que [ u u u ] Exemplo 0: O espaço R é fiitamete gerado pois os vetores cojuto de geradores para o R De fato: Seja ( abc,, ) R a(,0,0) + b( 0,,0 ) + c( 0,0, ) R pode ser gerado pelos vetores ( ),( 0,,0 ),( 0,0,) V,,, (,0,0 )(, 0,,0 )(, 0,0, ) formam um v um vetor qualquer Fazedo a combiação liear gerado, pois é existe um cojuto com geradores Exemplo 0: Cosidere o seguite cojuto: Etão ( ) [ ] S, obteremos exata-mete o vetor dado Logo qualquer vetor do espaço,0,0 Assim, temos que o espaço é fiitamete M R Logo é fiitamete gerado 0 0 0 0 0 0 S,,, 0 0 0 0 0 0 Exemplo 0: O espaço vetorial dos poliômios de grau meor ou igual à cojuto de vetores: {,,,,, } S x x x x é gerado pelo seguite De fato: Qualquer poliômio de grau meor ou igual a, liear dos elemetos do cojuto S k p() t a x, é uma combiação k 0 k 6

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS Lista de Exercícios 4 Determie o subespaço gerado por: u ) {(,0,0 ), ( 0,,0 )} a) (, b) S c) Cosidere os seguites subespaços de : Determie um sistema de geradores para o subespaço 0 0 u, v 0 0 R U (,0,0 ),(,,) e ( 0,,0 ), ( 0,0, ) U W Ecotre o subespaço U, sedo dados: {( xy, ) x } W 0, subespaços do R W ( ) 0 0 0 W { x, y x y 0} U e 4 Determie um sistema de geradores para o subespaço das soluções do sistema liear abaixo: x + y z t S: x y + z + t x y z + t 5 Determie um sistema de geradores para os subespaços dados abaixo: a) W { ax + bx + c a b c} P ( R) x x y 0 b) U ( R) 0 y x M DEPENDÊNCIA E INDEPENDÊNCIA LINEAR Defiição: Um cojuto de vetores S { u u u },,, V é chamado de liearmete idepedete (LI) se existe uma úica solução para a equação: α k 0, k,,, Defiição: Nas mesmas codições o cojuto equação u admite mais do que uma solução, isto é, k S k α u k k 0, qual seja: é dito liearmete depedete (LD) se a α k k 0 k {,,, } α k 0 Obs: ) Um cojuto de vetores é LI se e somete se ão é LD ) O cojuto vazio é dito LI, por coveção PROPRIEDADES Sejam P) Se {, }, S S e S cojutos de um espaço vetorial V, +, Etão: uv V é um cojuto LD etão α 0 v αu, ou seja, v é combiação liear de u P) Se o vetor ulo pertece ao cojuto S etão S é LD P) Se u 0 e S { u} etão S é LI 7

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS S P4) Se S S e é LD etão S é LD também S P5) Se S S e é LI etão S é LI também P6) Se S { u, u,, u} etão v [ S] é LI e para algum v V, v S,,, é LD e uj S { u j } P7) Se S { u u u } [ S] S { u j } Lista de Exercícios 5 Determie se os cojutos abaixo são LI ou LD {,, 5, 0 } R S R a) (,, ),( 0,, ),(,, ) b) S ( ) ( ) 0 S,, 0 0 c), para d) S { x,+ x x, x+ x } P ( R ) e) ( ) ( ) () () () + p t t+ t, p t + t, S p t t, p4 t t, P p5 t t t Para quais valores de o cojuto ASE E DIMENSÃO Defiição: Seja V, +, chamado de base de ) V [ ] ) é um cojuto LI de vetores Teorema: Seja S { u u u } detre os vetores de Proposição: Seja, temos que S { v} ( ) ( R) S M R é um cojuto LD, para algum j {,, } m R S (,0, m),(,, ),(,, m ) R é LI etão um espaço vetorial fiitamete gerado Um subcojuto fiito V é V se satisfaz as codições abaixo:,,, V um sistema de geradores do espaço vetorial V Etão S existe uma base para V V um espaço vetorial gerado por um cojuto fiito de vetores u, u,, u V Etão qualquer cojuto com mais do que vetores é ecessariamete liearmete depedete (LD) Teorema: Qualquer cojuto LI de vetores de um espaço vetorial V de dimesão fiita pode ser completado de modo a se torar uma base para V 8

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS Obs: Segue dos resultados ateriores que qualquer cojuto de vetores geradores e LI do espaço vetorial possui o mesmo úmero de elemetos V Corolário: Qualquer base de um espaço vetorial V tem sempre o mesmo úmero de elemetos Defiição: Dado um espaço vetorial fiitamete gerado, chama-se dimesão de vetores de uma base de Exemplos: a) ( R ) b) dim( ) c) ( ) d) ( ( )) V ( ) dim e) P ( R ) dim + ( ) R f) dim M ( R) dim g) 4 ( ) ( Mmx R ) R M ( R ) dim dim 6 x P R h) ( ) Lista de Exercícios 6 dim m Verifique se os cojutos abaixo são base para os respectivos subespaços vetoriais: R a) (, 0 ),( 0,) b) { + t, t + t, + t, t} P ( R ) {,, 0,,, 0 } c) (,, ),( 0,0, ),(,0,) R R d) ( ) ( ) ( ) e) 0 0, 0 0 0 0 M x ( R) Obteha bases e dimesões para os subespaços vetoriais abaixo relacioados: { xyz,, x y z 0} { x, yzt,, 4 x y 0, t z} { ax bx c a b c 0} W R + a) ( ) W R + b) ( ) c) W P ( R ) + + + a b W M R a+ b 0 c d c d d) ( ) V ao úmero de 9

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS PROCESSO PRÁTICO : OTENÇÃO DE UMA ASE DE UM SUESPAÇO VETORIAL DO Seja [ W u, u,, uk ] um subespaço do espaço vetorial R Etão: ) A permuta de dois vetores, detre os geradores, ão altera o subespaço gerado W u,, u,, u,, u u,, u,, u,, u ) Para cada α R, α 0 temos que: i j k j i k W u,, ui,, uj,, u k u,, ui,, ui + αuj,, u k,,, k ) Se os vetores u u u se apresetam a forma escaloada, eles formam um cojuto LI de vetores Logo formam uma base para W Lista de Exercícios 7 Determiar uma base e a dimesão para W, U e U+ W, sedo: W R, tedo em vista que são um sistema de geradores para W (,,, 0 ), (, 0,, ), ( 0,,, 4) e U { ( x, yzt,, ) R 4 x y, z t} Cosidere o sistema liear e determie uma base e a dimesão para o subespaço das x y+ z t 0 soluções: S: x + y z + t 0 x+ y z+ t 0 Achar um cojuto de geradores (sistema de geradores) dos seguites subespaços de 4 : a) U { (x, y, z, t) R : x y z + t 0 }; b) V { (x, y, z, t) R : x y z + t 0 } 4 4 4 Mostrar que os poliômios t,( t),( t) e geram P ( R) 0 0 0 5 Verificar se as seguites matrizes geram o espaço vetorial M ( ):,,, 0 0 0 0 6 Cosideremos o os seguites subespaços vetoriais: U [ (,0,0), (,,) ] e V [ (0,,0), (0,0,) ] Determiar um sistema de geradores de U V 7 Escrever o vetor ulo de 8 Determiar os subespaços do a) S{(,-,)} b) A{(-,,), (,-,)} c) S{(,0,), (0,,), (-,,0)} d) S{(-,,0), (0,,) (-,,)} e) A {(,,-), (-,,0), (-,0,), (-,-,)} como combiação liear dos vetores (,) e (,6) gerados pelos seguites cojutos 0

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS 9 Respoda justificado: v(-,-,,0) [(,-,,0), (,0,,0)]? 0 Cosideremos o espaço P {at + bt +c: a, b, c R } os vetores p (t) t t +, p (t) t + e p (t) t t a) Escrever o vetor p(t) 5t 5t + 7 como combiação liear de p, p e p b) Escrever o vetor p(t) 5t 5t + 7 como combiação liear de p e p c) Determiar uma codição para a, b e c de modo que o vetor at + bt + c seja combiação liear de p e p d) É possível escrever p como combiação liear de p e p? Mostrar que os úmeros complexos +i e -i geram o espaço vetorial sobre São subespaços vetoriais de C(I) os seguites subcojutos:u {f C(I): f(t) f(-t), t } e V {f C(I): f(t) -f(-t), t } Mostrar que C(I) U V Mostrar que é subespaço de M ( ) o subcojuto formado pelas matrizes ati-simétricas Mostrar também que VM ( ) é soma direta dos subespaços das matrizes simétricas e das ati-simétricas 4 Mostrar que o subcojuto {,i} é uma base de sobre 5 No espaço vetorial cosideremos os seguites subespaços: U { (x, y, z) R : x 0 } e V [(,,0), (,,)] Determiar uma base e a dimesão dos subespaços U, V, U+V e U W 6 Determiar uma base do 4 que coteha os vetores (,,,), (0,,-,0) e (0,,0,) 7 No espaço vetorial cosideremos os seguites subespaços vetoriais: S [(,-,), (,,)], T [(0,,-),(,,)], U { (x, y, z) R : x + y 4x z 0 } e V { (x, y, z) R :x y z 0 } Determiar as dimesões de : S, T, U, V, S+T, S T, T+U e T U 8 Cosideremos o subespaço vetorial de M (R) costituído das matrizes simétricas Determiar uma base desse subespaço vetorial 9 Determiar uma base e a dimesão do espaço solução do seguite sistema: x y z t 0 S: x + y + t 0 z t 0 0 Para que valores de a R o seguite cojuto é uma base de {(a,,0), (,a,),(0,,a)} Mostrar que os poliômios, +t, -t e -t-t -t formam uma base de P ( ) Seja {u, u,, u } uma base de um espaço vetorial V de dimesão sobre C Mostrar que {u, u,, u, iu, iu,, iu } é uma base de V cosiderado como espaço vetorial sobre :

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS TEOREMA DA DIMENSÃO Teorema: Sejam U e W dois subespaços vetoriais de um espaço vetorial dimesão fiita, etão dim dim, Proposição: Se ( U) ( V ) dim( W) dim( ) V e além disso: ( + ) ( ) + ( ) ( ) dim U W dim U dim W dim U W W é um subespaço vetorial de,, V + tal que ( ) dim( V, +,, que têm dim W V) etão W V COORDENADAS Defiição: Diz-se que uma base é ordeada se a ordem dos vetores é fixada,,, Proposição: Dada uma base ordeada { u u u } de para o espaço vetorial V, cada vetor V é escrito de maeira úica como combiação liear de u, u,, u V u uma base ordeada para V e v V um vetor ode α + α + + α São chamados de coordeadas do vetor v V com relação à base, α, α α R Defiição: Seja v u u os escalares,, Notação: [ v] Lista de Exercícios 8 α α α Dados os vetores abaixo, determia as coordeadas de cada um deles em relação às bases e caôicas dadas em cada caso: {, + t, + t } a) v (,, ) R, C base caôica, (,, ),(,,0 ),(,,0) b) vt ( ) 4t t ( ) + + P R, C base caôica e c) A ( ), C base caôica e 4 7 M R 0 0,,, 0 0 0 0 0 Determiar uma base e a dimesão para W, U, U+ W e U W, sedo: W (,,, 0 ), (,, 0, ), ( 0,,, 4) e U (,0,0, ), (,0,0, ), (,,, ), ( 0,,, )

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS Cosidere o sistema liear e determie uma base e a dimesão para o subespaço das x+ y+ z t 0 soluções: S: x + y z + t 0 x+ y z+ t 0 MUDANÇA DE ASE Sejam { u u u } e D { w w w } V, +,,,,,,, duas bases ordeadas de um mesmo espaço vetorial Dado um vetor v V, ele pode ser escrito das seguites formas: As matrizes das coordeadas de () v βu+ βu + + βu () v λ w + λ w + + λ w () v V v com relação as bases e D são respectivamete: β β β λ λ () v λ Como é base de V, cada vetor wi D pode ser escrito como combiação liear dos vetores da base, ou seja: () Substituido () em () temos a seguite equação: w αu+ αu + + α u w αu+ αu + + αu w α u+ αu + + αu ( ) ( ) ( ) v λ α u + α u + + α u + λ α u + α u + + α u + + λ α u + α u + + α u que re-agrupado com relação aos vetores da base temos: ( λα λα λα ) ( λα λα λα ) ( λα λα λα ) v + + + u + + + + u + + + + + u Assim igualado as coordeadas, pois elas são úicas em relação à uma base dada, obtemos o seguite produto matricial: β α α α λ β α α α λ β α α α λ ou [ ] [ ] [ ] D D v M v Defiição: A matriz [ M ] D descrita acima é deomiada matriz de mudaça da base D para a base Proposição: Se a matriz de mudaça da base D { w, w,, w} V para a base ordeada { u, u,, u} V é a matriz dada por [ M ] D e a matriz de mudaça da base G { v, v,, v} V para a base D { w, w,, w} V é a matriz dada por [ M ] G D Etão G D temos: [ ] [ M ] [ M M ] G D

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS Obs: ) [ ] ( αij, se i j M α ij ) tal que ( Matriz idetidade) α ij 0, se i j )[ ] [ ] [ ] M M M D D D ( ) isto é, [ ] [ ] M M D Lista de Exercícios 9 Cosidere as bases ordeadas (, ),(,4) e (, 0 ),( 0,) [ M ] e [ M ] D D D do R Determie Qual a matriz de mudaça da base D {, + t} para a base caôica {, t} do ( ) Determie a matriz mudaça da base para a base D, e sua iversa, em cada caso: a) {(,, ),(,,0 ),(,,0) } b) {, t, t } e D base caôica do R D ( ) + + e base caôica do P R P R? 0 0 c),,, e 0 0 0 D 0 0 base caôica do M ( R ) 4 Sejam {(,0,0), (0,,0), (0,0,)} e C{(0,,0), (-,0,0), (0,0,)} bases ordeadas de Ecotre as matrizes que relacioam as coordeadas de v e v C de um mesmo vetor v as bases e C, respectivameteiterprete geometricamete 0 a) Se v 0, ecotre v C b) Se v C, ecotre v 0 c) Se v, ecotre v C 5 Determiar as coordeadas da matriz de M(R) em relação à base: 0 0 0 0 0 0 0,,, 0 0 0 0 6 No espaço cosideremos as bases {e, e, e } e C {g, g, g } relacioadas da seguite maeira: g e + e g e + e + e g e + e + e Determiar a matriz de mudaça de para C e de C para 4

Elemetos de Álgebra Liear ESPAÇOS VETORIAIS REAIS Se as coordeadas de um vetor u em relação á base são, e, quais as coordeadas desse vetor em relação à base C? 7 A matriz de mudaça da base { + t, t} para uma base C ambas do mesmo subespaço vetorial de P ( R) é Determiar a base C 8 A matriz de mudaça de uma base do para a base {(,), (0,)} desse mesmo espaço é 0 Determiar a base 9 Seja {u, u,, u } uma base do espaço vetorial V e seja C {u, u u,, u u } Mostrar que C é também uma base de V Achar as matrizes de mudaça de base de para C e de C para 0 Sejam U e V subespaços vetoriais de um espaço vetorial de dimesão Supodo que dim U> e que dim V >, prove que: U V {0} No espaço vetorial cosideremos os seguite subespaços: U { (x, y, z) R : x 0 } e V{ (x, y, z) R : y z 0 } e W[(,,0), (0,0,)] Determiar uma base e a dimesão de cada um dos seguites subespaços: U, V, W, U V, V+W e U+V+W 5