Algebra linear duvida

Matemática Matrizes

Seja V o espaço das matrizes M2×2 sobre R, e seja W o subespaço gerado por 

https://prnt.sc/t75w0s imagem dos vetores 

Encontre uma base, e a dimensão de W.

Montando um sistema linear e fazendo por Gauss, os valores de a,b,c,d deram 0,mas não sei se tão certos.

 

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Matheus perguntou há 4 anos

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Professor Felipe P.
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Respondeu há 4 anos

Encontre uma base, e a dimensão de W:
Base de W:

Base = \begin{Bmatrix} \left(\begin{matrix} 1 & -4 \\ -1 & 2 \end{matrix}\right) , \left(\begin{matrix} 1 & -1 \\ 1 & 1 \end{matrix}\right) , \left(\begin{matrix} 2 & 1 \\ -4 & 1 \end{matrix}\right) \end{Bmatrix}

\dim(W) = 3

Resolução:

\left(\begin{matrix} 1 & -4 \\ -1 & 2 \end{matrix}\right)*a+ \left(\begin{matrix} 1 & -1 \\ 1 & 1 \end{matrix}\right)*b+ \left(\begin{matrix} 2 & 1 \\ -4 & 1 \end{matrix}\right)*c+\left(\begin{matrix} 1 & -1 \\ -1 & 1 \end{matrix}\right)*d=\left(\begin{matrix}0 & 0 \\0 & 0\end{matrix}\right)

\Rightarrow \left(\begin{matrix} a+b+2*c+d & -4*a-b+c-d \\ -a+b-4*c-d & 2*a+b+c+d \end{matrix}\right)=\left(\begin{matrix}0 & 0 \\0 & 0\end{matrix}\right)\\

Resolvendo vamos obter:

\\a=a\\ b=a\\ c=a\\ d=-4a

Ou seja infinitas soluções. As 4 matrizes não são LI.

Agora vamos descobrir quantos elementos(matrizes) são LI:

Transforme cada matriz em um vetor coluna e forme uma matriz 4x4, assim:

\left(\begin{matrix} 1 & 1 & 2 & 1 \\ -4 & -1 & 1 & -1 \\ -1 & 1 & -4 & -1 \\ 2 & 1 & 1 & 1 \end{matrix}\right)

A primeira coluna corresponde a primeira matriz, a segunda coluna a segunda matriz e assim por diante.

Agora escalone a matriz 4x4 (escalonar = row reduction) 

https://www.wolframalpha.com

\left(\begin{matrix} 1 & 0 & 0 & \frac{1}{4} \\ 0 & 1 & 0 & \frac{1}{4} \\ 0 & 0 & 1 & \frac{1}{4} \\ 0 & 0 & 0 & 0 \end{matrix}\right)

O pivô da coluna 1, 2 e 3 não zeraram então as matrizes 1, 2 e 3 são LI, logo formam uma base para W.

O pivo da quarta coluna zerou então a quarta matriz e redundante, isto é, ela é uma combinação linear das outras três matrizes.

Então a base de W tem três elementos, matrizes 1, 2 e 3,

Base = \begin{Bmatrix} \left(\begin{matrix} 1 & -4 \\ -1 & 2 \end{matrix}\right) , \left(\begin{matrix} 1 & -1 \\ 1 & 1 \end{matrix}\right) , \left(\begin{matrix} 2 & 1 \\ -4 & 1 \end{matrix}\right) \end{Bmatrix}

portanto, 

\dim(W) = 3

O subespaço W é formado pelas matrizes 2x2 da forma:

\left(\begin{matrix} 1 & -4 \\ -1 & 2 \end{matrix}\right)*a+ \left(\begin{matrix} 1 & -1 \\ 1 & 1 \end{matrix}\right)*b+ \left(\begin{matrix} 2 & 1 \\ -4 & 1 \end{matrix}\right)*c = \left(\begin{matrix} a+b+2c & -4a-b+c \\ -a+b-4c & 2a+b+c \end{matrix}\right)

 

Espero ter ajudado.

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