LinAlg Skriftlig prøve 20. januar 2009, 9 12 Vejledende besvarelse



Relaterede dokumenter
Oversigt [LA] 6, 7, 8

DesignMat Uge 11 Vektorrum

DesignMat Egenværdier og Egenvektorer

Om hvordan Google ordner websider

Oversigt [LA] 3, 4, 5

Eksamen i Lineær Algebra

Besvarelse af Eksamensopgaver Juni 2005 i Matematik H1

Forslag til løsning af Opgaver til ligningsløsning (side172)

Eksamen i Lineær Algebra

Tidligere Eksamensopgaver MM505 Lineær Algebra

Besvarelser til Lineær Algebra med Anvendelser Ordinær Eksamen 2016

Lineær Algebra eksamen, noter

Variabel- sammenhænge

Manual til TI-89. Af: Martin Kyhl og Andreas Kristansen. Med denne i hånden til eksamen burde de fleste opgaver kunne løses på få minutter.

Eksamen i Lineær Algebra

Skriftlig eksamen Vejledende besvarelse MATEMATIK B (MM02)

Besvarelser til Lineær Algebra Ordinær Eksamen - 5. Januar 2018

Forslag til løsning af Opgaver til analytisk geometri (side 338)

VIA læreruddannelsen Silkeborg. WordMat kompendium

Miniprojekt 3: Fejlkorligerende køder Fejlkorrigerende koder

Matematik B. Højere forberedelseseksamen

Eksamen i Lineær Algebra

Funktionalligninger - løsningsstrategier og opgaver

Reeksamen i Lineær Algebra. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet

Eksamen i Lineær Algebra. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet

MATEMATIK 1 LINEÆR ALGEBRA OG DYNAMISKE SYSTEMER 1. september 2010 Oversigt nr. 1

Eksamen i Lineær Algebra

Oversigt [LA] 6, 7, 8

Besvarelser til Lineær Algebra Ordinær Eksamen Juni 2018

(Prøve)eksamen i Lineær Algebra

Løsning af præmie- og ekstraopgave

Secret Sharing. Olav Geil Institut for Matematiske Fag Aalborg Universitet URL: olav.

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Lineær Algebra

Afstand fra et punkt til en linje

Diagonalisering. Definition (diagonaliserbar)

Løsninger til udvalgte Eksamensopgaver i Lineær Algebra Juni 2000 og Juni 2001.

Eksamen i Lineær Algebra

Polynomier et introforløb til TII

Ligninger med reelle løsninger

x 2 + y 2 dx dy. f(x, y) = ln(x 2 + y 2 ) + 2 1) Angiv en ligning for tangentplanen til fladen z = f(x, y) i punktet

2010 Matematik 2A hold 4 : Prøveeksamen juni 2010

Reeksamen i Lineær Algebra

XII Vektorer i planen

9.1 Egenværdier og egenvektorer

Reeksamen i Lineær Algebra

Uge 11 Lille Dag. Opgaver til OPGAVER 1. Det ortogonale komplement

Lineær uafhængighed 1. Lineær afbildninger 2. Spektralteori 3. Komplekse tal 4. Indeks 8. u 3 = u 1 + u 2 (3) V u3 =

Lineær algebra 1. kursusgang

Matematik B. Højere handelseksamen

Lineær algebra: Egenværdier, egenvektorer, diagonalisering

Egenværdier og egenvektorer

Besvarelser til Lineær Algebra Reeksamen August 2016

Oversigt [LA] 11, 12, 13

Besvarelser til Lineær Algebra Ordinær Eksamen Juni 2017

Bogstavregning. Formler Reduktion Ligninger Bogstavregning Side 45

Potens & Kvadratrod. Navn: Klasse: Matematik Opgave Kompendium. Opgaver: 22 Ekstra: 4 Point: Matematik / Potens & Kvadratrod

Reeksamen i Calculus Torsdag den 16. august 2012

Prøveeksamen A i Lineær Algebra

Matematik B. Højere handelseksamen. 1. Delprøve, uden hjælpemidler. Mandag den 19. december kl

Oversigt [LA] 10, 11; [S] 9.3

Formler, ligninger, funktioner og grafer

I PE-kurset i skal vi bruge [A] Sheldon Axler: Linear algebra done right, 2nd ed., Springer.

Module 1: Lineære modeller og lineær algebra

Lineær Algebra, kursusgang

DESIGNMAT FORÅR 2012: UGESEDDEL Forberedelse Læs alle opgaverne fra tidligere ugesedler, og læg særlig mærke til dem du har spørgsmål til.

Køge Gymnasium Eksamen i almen studieforberedelse

Eksamen i Lineær Algebra

Statistik og Sandsynlighedsregning 2

Eksamen i Lineær Algebra

Besvarelser til Lineær Algebra Ordinær eksamen - 6. Juni 2016

Vejledende besvarelse på august 2009-sættet 2. december 2009

VEKTOR I RUMMET PROJEKT 1. Jacob Weng & Jeppe Boese. Matematik A & Programmering C. Avedøre-værket. Roskilde Tekniske Gymnasium 3.4. Fag.

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) JANUAR 2006 AARHUS UNIVERSITET.. Beregn den retningsafledede D u f(0, 0).

Differential- regning

Nøgleord og begreber Ortogonalt komplement Tømrerprincippet. [LA] 13 Ortogonal projektion

(Prøve)eksamen i Lineær Algebra

Temadag Besøg på UCC Ergo- og fysioterapeut, pædagog, sygeplejerske. Studievalgsvejleder Claus Lei Hansen

DesignMat. Preben Alsholm. September Egenværdier og Egenvektorer. Preben Alsholm. Egenværdier og Egenvektorer

Matematik A. Studentereksamen. Digital eksamensopgave med adgang til internettet

Sikkerhedsstillelse ved overførsel af affald i EU-området (ikke-midlertidig-behandling)

APV og trivsel APV og trivsel

Projekt 4.8. Kerners henfald (Excel)

Arbejdsmiljøgruppens problemløsning

Sylvesters kriterium. Nej, ikke mit kriterium. Sætning 9. Rasmus Sylvester Bryder

Matematik B. Højere handelseksamen. 1. Delprøve, uden hjælpemidler kl

Chapter 3. Modulpakke 3: Egenværdier. 3.1 Indledning

Vejledende Matematik B

I dette forløb arbejder eleverne med de forskellige led, der kan være i en sætning. De faglige mål med forløbet er, at eleverne skal:

DesignMat Uge 11. Vektorrum

Lineær algebra: Lineære afbildninger. Standardmatricer

Lineær Algebra F08, MØ

Vejledning til Photofiltre nr.129 Side 1

December og julegaver - nyheder i Finale!

Underrum - generaliserede linjer og planer

Lineære Afbildninger. enote Om afbildninger

3.1 Baser og dimension

Matematik Eksamensprojekt

brikkerne til regning & matematik potenstal og rodtal F+E+D preben bernitt

Noter til LinAlgNat på KU (Lineær Algebra i Naturvidenskab)

Praktiske Maple Ting. - Hvis du skal indsætte kvadratroden, et integrale, lambda, osv. Så skriv eks. Sqrt, int, eller lambda, tryk escape og du kan

Transkript:

LinAlg Skriftlig prøve. januar 9, 9 Vejledende besvarelse Dette eksamenssæt løber over 5 sider, denne side inklusive. Sættet stilles til løsning over 3 timer med alle sædvanlige hjælpemidler, bortset fra at man i de første 9 minutter ikke må benytte elektroniske hjælpemidler som lommeregnere eller computere. I de sidste 9 minutter må sådanne hjælpemidler gerne benyttes, men det er ikke tilladt at argumentere ud fra dem i besvarelsen. Man må gerne argumentere ud fra den vedlagte udskrift af en Maple-session. De i alt ti underspørgsmål vægtes lige ved bedømmelsen. Besvarelsen kan indskrives med blyant. Ved den samlede bedømmelse indregnes, med vægt 3%, et pointtal som blev givet med udgangspunkt i vurderinger af skriftlige opgavebesvarelser i kursets forløb. I løbet af hele eksamen skal eventuelle kommunikationsfaciliteter i lommeregnere og computere være slået fra. En vejledende besvarelse er indført i lilla tekst.

LinAlg Januar 9 Side af pgave Ved løsning af denne opgave kan man med fordel argumentere ud fra resultaterne i det vedlagte Maple-arbejdsark. Betragt 4 4-matricen A = 3 4 5 6 9 3 4 (a) Find samtlige løsninger til det lineære ligningssystem x A x x 3 = x 4 (b) Lad f : R 4 R 4 være den lineære afbildning x x f x x 3 = A x x 3 x 4 x 4 Bestem en basis for ker f. Der skal argumenteres for at de fundne vektorer er lineært uafhængige. (a) Af Maplearket ses, at vi kan vælge x 3 = s og x 4 = t frit, og vi får derefter følgende ligninger til bestemmelse af x, x : x + x + 3t =, x s + t = altså (b) ligningerne altså x 4s t x x 3 = s t + s, s, t R. x 4 t Kernen for f er løsningsmængden til ligningen A X =. Maplearket viser, at vi skal løse x + x + 3t =, x s + t =, 4s t ker f = { s t s s, t R}, t

LinAlg Januar 9 Side 3 af hvilket også kan skrives som 4 ker f = span{, }. De angivne søjler er ikke proportionale f.eks. fordi der står, på fjerde plads. Dermed er de to søjler lineært uafhængige, og udgør derfor en basis for det underrum de udspænder, dvs for ker f. pgave Betragt matricerne 3 4 5 6 A = 3 4, B(x) = 3 4, x R. 4 9 6 4 x 9 6 (a) Udregn det A og vis, at det B(x) = 8 x. Ved begge udregninger skal der angives detaljerede mellemregninger. (b) Bestem mængden af de x R for hvilke B(x)B(x 3 ) ikke er invertibel. (a) Determinanten af A kan f.eks. udregnes ved pilereglen eller ved at udføre to rækkeoperationer: R R R, R3 R3 4R, hvorved A reduceres til, 5 så ( ) det(a) = det = =. 5 Ved udvikling efter anden søjle finder vi 3 5 6 det B(x) = ( ) + 4 det A + ( ) 4+ x det 3 4 Den sidste determinant udregnes ved f.eks ved pilereglen til + + 8 9 = (Ellers ved først at lave et par rækkereduktioner), altså det B(x) = 8 x. (b) Idet det(b(x)b(x 3 )) = det B(x) det B(x 3 ) = ( x 8)( x 3 8), og idet en matrix ikke er invertibel netop når dens determinant er, ser vi, at den angivne matrix ikke er invertibel netop når ( x 8)( x 3 8) =, altså netop når x = 8 eller x 3 = 8. Det sidste er det samme som at x =. Den ønskede mængde M er altså M = {, 8}.

LinAlg Januar 9 Side 4 af pgave 3 Betragt den lineære afbildning f : R 3 R 4 defineret ved x f x = x 3 x + x 3 3x x x x + 3x x 3 (a) Bestem en matrix A så x x f x = A x x 3 x 3 (b) Løs ligningssystemet og find dimensionen af billedet f(r 3 ). x A x = x 3 (a) Vi udregner f = 3, f =, 3 f =, og ifølge søjlereglen er f(e j ) lig med j te søjle i den søgte matrix, altså A = 3 3 (b) Ved løsning af det anførte ligningssystem ser vi, at x =. Af anden ligning får vi så x =, men så giver første ligning at x 3 =. Dermed passer også den fjerde ligning, så ligningssystemet har kun nulløsningen. Det betyder at ker f = {o}, og dimensionsætningen giver så 3 = dim ker f + dim f(r 3 ), altså dim f(r 3 ) = 3.

LinAlg Januar 9 Side 5 af pgave 4 Betragt vektorerne a = i R 4 og lad U = span{a, a, a 3 }., a = 3 5 3, a 3 = 5 (a) Vis, at dim U = og bestem en ortonormal basis u, u for U. (b) Lad Bestem ortogonalprojektionen af a på U. a = (a) Vi opstiller de 3 søjler i en 4 3-matrix og udfører rækkeoperationer 3 5 5 3 3 3 3 3 3, hvor vi i første skridt brugte operationerne R R R, R3 R3 + R, R4 R4 R og i sidste skridt R3 R3 R. Den sidste matrix viser - via udtyndingsalgoritmen - at søjlerne a, a er lineært uafhængige og a 3 er en linearkombination af a, a. Dermed er vist, at dim U = og (a, a ) er en basis for U. Gram-Schmidt proceduren fortæller, at vi skal sætte b = a og b = a a b b b b = Dermed er (b, b ) en ortogonal basis for U. Da b =, b = 8 får vi en ortonormal basis (u, u ) for U givet ved at dividere med længderne u = / / / /, u =

LinAlg Januar 9 Side 6 af (b) rtogonalprojektionen af a på U er givet som / P U (a) = a u u + a u u = u u = 3/ / / pgave 5 Ved løsning af denne opgave kan man med fordel argumentere ud fra resultaterne i det vedlagte Maple-arbejdsark. Betragt matricen 5 3 B = 3 5 4 (a) Bestem en vektor a a = a a 3 R4 a 4 som opfylder B a = og a + a + a 3 + a 4 =. (b) Bestem en ortogonal matrix S så 3 S B S t = 4 8 (a) Ifølge Maplearket har B egenværdien og egenrummet er udspændt af søjlen / / Vi skal altså bestemme et tal t R så t + t + t + =

LinAlg Januar 9 Side 7 af hvilket giver t =. Dermed er den søgte vektor a bestemt som /4 a = /4 / (b) Fra Maplearket ved vi, at den symmetriske matrix B har egenværdierne, 3, 8, 4, og de fire angivne søjler er ortogonale egenvektorer til disse egenværdier i den angivne rækkefølge. Vi skal normalisere disse vektorer og opstille dem i en matrix, idet vi tager dem i samme rækkefølge som diagonalelementerne i den angivne diagonalmatrix i spørgsmålet. Disse fire søjler udgør en ortonormal basis A for R 4 og den tilsvarende matrix er koordinattransformationsmatricen for skift fra denne basis til standardbasis E. Vi har altså fundet matricen / 3 / / 6 ET A = / 3 / / 6 / 3 / 6 og vi ved at er den givne diagonalmatrix. Dermed har vi så vi finder S ved transponering: AT E B E T A S t = E T A, / 3 / 3 / 3 S = / / / 6 / 6 / 6

LinAlg Januar 9 Side 8 af with LinearAlgebra : pgave A d,,k4,,,k5, 3 K,,K6,K, 3,K9, 4,,K, ; K A := 3 K4 K5 K6 K9 K 3 K 4 () GaussianElimination A ; 3 K () pgave 5 B d 5,K3,K, K3, 5,K, K,K,,,,, 4 ; 5 K3 K B := K3 5 K K K 4 (3) Eigenvectors B ; K K 3 8, K (4) 4