Definition. og lœngden, normen. og afstanden mellem vektorer a og b. Der gælder

Relaterede dokumenter
Oversigt [LA] 11, 12, 13

Oversigt [LA] 11, 12, 13

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

Definition 13.1 For en delmængde af vektorer X R n er det ortogonale komplement. v 2

Definition. og lœngden, normen. og afstanden mellem vektorer a og b. Der gælder

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

Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. 3) Angiv en enhedsvektor u så at den retningsafledede D u f(5, 2) er 0.

Opgave 1 - løsning 1) De partielle afledede beregnes. Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. f x = y 1 (x + y) 2.

Oversigt Matematik Alfa 1, August 2002

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

Lineær algebra 1. kursusgang

Oversigt Matematik Alfa 1, Januar 2003

Calculus Uge

Opgave 1 Lad R betegne kvartcirkelskiven x 2 + y 2 4, x 0, y 0. (Tegn.) Udregn R x2 y da. Løsning y. Opgave 1 - figur. Calculus Uge 50.

Lineær Algebra eksamen, noter

Oversigt [LA] 1, 2, 3, [S] 9.1-3

Hilbert rum. Chapter Indre produkt rum

Vektorer og lineær regression

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

Vektorer og lineær regression. Peter Harremoës Niels Brock

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) AUGUST 2006 AARHUS UNIVERSITET

Opgave 1 - løsning 1) De partielle afledede beregnes. Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. f x = y 1 (x + y) 2.

Oversigt [LA] 1, 2, 3, [S] 9.1-3

Lidt alment om vektorrum et papir som grundlag for diskussion

Besvarelser til de to blokke opgaver på Ugeseddel 7

Vejledende besvarelse på august 2009-sættet 2. december 2009

6.1 Reelle Indre Produkter

Nøgleord og begreber. Definition 15.1 Den lineære 1. ordens differentialligning er

Oversigt [S] 7.3, 7.4, 7.5, 7.6; [LA] 15, 16, 17

Oversigt [LA] 1, 2, 3, [S] 9.1-3

Symmetriske og ortogonale matricer Uge 6

Symmetriske og ortogonale matricer Uge 7

Module 1: Lineære modeller og lineær algebra

Diagonalisering. Definition (diagonaliserbar)

Skriftlig eksamen Vejledende besvarelse MATEMATIK B (MM02)

Lineær Algebra, TØ, hold MA3

Underrum - generaliserede linjer og planer

Produkter af vektorer i 2 dimensioner. Peter Harremoës Niels Brock

Figur. To ligninger i to ubekendte. Definition Ved m lineære ligninger med n ubekendte forstås. Definition 6.4 Givet ligningssystemet

Hilbert rum. Chapter Indre produkt rum

Symmetriske matricer

Lineær Algebra - Beviser

ANALYSE 1, 2014, Uge 6

Lineær Algebra, kursusgang

Oversigt [LA] 6, 7, 8

1.1. n u i v i, (u, v) = i=1

Tidligere Eksamensopgaver MM505 Lineær Algebra

Lineær Algebra F08, MØ

Retningslinjer for bedømmelsen. Georg Mohr-Konkurrencen runde

Definition multiplikation En m n-matrix og en n p-matrix kan multipliceres (ganges sammen) til en m p-matrix.

Nøgleord og begreber. Definition multiplikation En m n-matrix og en n p-matrix kan multipliceres (ganges sammen) til en m p-matrix.

VEKTORGEOMETRI del 2 Skæringer Projektioner Vinkler Afstande

LinAlg 2013 Q3. Tobias Brixen Mark Gottenborg Peder Detlefsen Troels Thorsen Mads Buch 2013

Vinkelrette linjer. Frank Villa. 4. november 2014

LiA 2 Side 0. Lineær algebra 3. kursusgang

Oversigt [LA] 3, 4, 5

Besvarelser til Lineær Algebra Ordinær Eksamen - 5. Januar 2018

To ligninger i to ubekendte

3.1 Baser og dimension

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

Besvarelser til Lineær Algebra Reeksamen August 2016

Værktøjskasse til analytisk Geometri

Værktøjskasse til analytisk Geometri

Nøgleord og begreber Separable ligninger 1. ordens lineær ligning August 2002, opgave 7 Rovdyr-Byttedyr system 1. ordens lineært system Opgave

Symmetriske matricer. enote Skalarprodukt

ANALYSE 1, 2014, Uge 5

Vektorrum. Vektorer på en ret linje

Lineær algebra 4. kursusgang

Nøgleord og begreber Lagranges metode i to variable Lagranges metode i tre variable Flere bindinger August 2000, opgave 7

Nøgleord og begreber Komplekse tal Test komplekse tal Polære koordinater Kompleks polarform De Moivres sætning

Affine rum. a 1 u 1 + a 2 u 2 + a 3 u 3 = a 1 u 1 + (1 a 1 )( u 2 + a 3. + a 3. u 3 ) 1 a 1. Da a 2

DesignMat Uge 1 Gensyn med forårets stof

Eksamen i Lineær Algebra

1 Vektorrum. MATEMATIK 3 LINEÆR ALGEBRA M. ANV. 4. oktober Miniprojekt: Lineær algebra på polynomier

Besvarelse af Eksamensopgaver Juni 2005 i Matematik H1

Lineære normale modeller (1) udkast. 1 Flerdimensionale stokastiske variable

Undervisningsbeskrivelse

VEKTORGEOMETRI del 2 Skæringer Projektioner Vinkler Afstande

Carl Friedrich Gauß ( ), malet af Christian Albrecht Jensen. Lineær algebra. Ib Michelsen

Nøgleord og begreber Eksistens og entydighed Retningsfelt Eulers metode Hastighedsfelt Stabilitet

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

Afstande, skæringer og vinkler i rummet

MA TEMA TIK 1 LA, GAMMEL T PENSUM

LiA 5 Side 0. Lineær algebra Kursusgang 5

er et helt tal. n 2 AB CD AC BD (b) Vis, at tangenterne fra C til de omskrevne cirkler for trekanterne ACD og BCD står vinkelret på hinanden.

Afstande, skæringer og vinkler i rummet

Om ensvinklede og ligedannede trekanter

Sfærisk Geometri. Ikast Ib Michelsen

Faktorforsøg. Antag at X i, i I, er uafhængige reelle variable og at. for alle i I. En faktor er en afbildning. hvor F er en mængde af labels.

n=1 er veldefineret for alle følger for hvilke højresiden er endelig. F.eks. tilhører følgen

Grafisk bestemmelse - fortsat Støttepunkter. Grafisk bestemmelse y. giver grafen. Niveaukurver og retning u = ( 1

Afstandsformlerne i Rummet

Vektorer i 3D. 1. Grundbegreber. 1. Koordinater. Enhedsvektorerne. Vektor OP. De ortogonale enhedsvektorer kaldes for: Hvis punkt p har koordinaterne:

Analytisk Geometri og Vektorer

Mat10 eksamensspørgsmål

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

Undervisningsbeskrivelse Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser Termin Maj-juni 2019 Institution

Det er en af de hyppigst forekommende udregninger i den elementære talbehandling at beregne gennemsnit eller middeltal af en række tal.

Lineær algebra Kursusgang 6

Anvendt Lineær Algebra

Transkript:

Oversigt [LA] 11, 1, 13 Prikprodukt Nøgleord og begreber Ortogonalitet Ortogonalt komplement Tømrerprincippet Ortogonal projektion Pythagoras formel Kortest afstand August 00, opgave 6 Cauchy-Schwarz ulighed Definition For vektorer a = (a 1,..., a n ), b = (b 1,..., b n ) i R n er skalarproduktet n a b = a i b i og lœngden, normen i=1 a = a a og afstanden mellem vektorer a og b a b Calculus - 004 Uge 46.1-1 Calculus - 004 Uge 46.1 - Vinkelret Komplement Definition b a Vinkerette vektorer Definition For en delmængde af vektorer X V = R n er det ortogonale komplement underrummet X = {v v u = 0, u X} To vektorer a, b i R n er ortogonale, vinkelrette, hvis a b = 0. Det skrives også a b a b = 0 Der gælder 0 = V, V = 0 Calculus - 004 Uge 46.1-3 Calculus - 004 Uge 46.1-4

Komplement Komplement Komplement - eksempel For u = (3, 1) R er det ortogonale komplement {v v u = 0} bestemt ved ligningen, v = (v 1, v ), 3v 1 + v = 0 Komplement - figur span(u) y Løsning ( v 1 v ) = ( 1 3 v v ) = v ( 1 3 1 ) ( 1 3, 1) 1 u = (3, 1) x Calculus - 004 Uge 46.1-5 Calculus - 004 Uge 46.1-6 Tømrersvend Komplement Sætning (tømrerprincippet) For en delmængde af vektorer X V = R n som udspænder et underrum U V er det ortogonale komplement Altså gælder X = U w U w x, x X Komplement - eksempel For U = span((1, 1, 1), (, 3, 4)) R 3 er det ortogonale komplement U = {v v u = 0, u U} bestemt ved ligningssystemet, v = (v 1, v, v 3 ), v 1 + v + v 3 = 0 v 1 + 3v + 4v 3 = 0 Løsning v 1 v v 3 v 3 1 = v 3 = v 3 1 v 3 Calculus - 004 Uge 46.1-7 Calculus - 004 Uge 46.1-8

Komplement Nedfæld vinkelret Komplement - figur Projektion - figur z U=span((1,1,1),(,3,4)) (1,,1) v w = v u U x y u U Ortogonal projektion på underrum Calculus - 004 Uge 46.1-9 Calculus - 004 Uge 46.1-10 Projektion Projektion på koordinatplan Definition For et underrum U V = R n er den ortogonale projektion af en vektor v på U den vektor u U som opfylder v u = w U Eksempel For underrumet U = span(e 1, e ) R n er den ortogonale projektion af en vektor v = (v 1, v,..., v n ) på U givet ved proj U (v) = u = (v 1, v, 0,..., 0) Der gælder v = u + w, u U, w U Den ortogonale projektion betegnes proj U (v) = u Ses let da v u = (0, 0, v 3,..., v n ) U Calculus - 004 Uge 46.1-11 Calculus - 004 Uge 46.1-1

Projektion på en vektor Projektion på vektor Eksempel For et underrum U = span(a) R n udspændt af netop én vektor a 0 er den ortogonale projektion af en vektor v på U givet ved u = v a Eksempel - figur v w = v u U Det skrives proj a (v) = v a u = λa U = span(a) Ortogonal projektion u = proj a (v) på span(a) λ = v a a a Calculus - 004 Uge 46.1-13 Calculus - 004 Uge 46.1-14 Projektion på en vektor Projektion på en vektor Eksempel - argument For et underrum U = span(a) er er den ortogonale projektion v på U givet ved u = proj a (v) = v a Eftervis altså (v v a ) a (v v a ) a = v a v a a = 0 Eksempel For et underrum U = span(a) R 3 udspændt af vektoren a = (1, 1, 1) er den ortogonale projektion af en vektor v = (v 1, v, v 3 ) på U givet ved proj a (v) = v a = v 1 + v + v 3 3 (1, 1, 1) Calculus - 004 Uge 46.1-15 Calculus - 004 Uge 46.1-16

Projektion på vektor Projektion på en vektor Eksempel 1 - figur y v = (1, 18) proj a (v) = (9, 1) a = (3, 4) Eksempel 1 For et underrum U = span(a) R udspændt af vektoren a = (3, 4) er den ortogonale projektion af en vektor v = (1, 18) på U givet ved proj a (v) = v a = 3 + 4 18 3 + 4 (3, 4) = 3(3, 4) = (9, 1) 1 x Ortogonal projektion proj a (v) på span(a) Calculus - 004 Uge 46.1-17 Calculus - 004 Uge 46.1-18 Projektion på basis Projektion på basis Sætning 17 Lad u 1,..., u k R n vœre inbyrdes ortogonale egentlige vektorer. Antag at de udspœnder underrummet U. Så gœlder proj U (v) = k proj uj (v) j=1 er den ortogonale projektion af en vektor v på U. Bevis Eftervis ved tømrerprincippet, at v k j=1 proj u j (v) U Eksempel Lad u 1 = (1, 1, 1), u = (1,, 1) R 3 være inbyrdes ortogonale vektorer der udspænder underrummet U. Så er den ortogonale projektion proj U (v) = proj u1 (v) + proj u (v) = v u 1 u 1 u 1 u 1 + v u u u u = v 1 v + v 3 3 = ( v 1 + v 3 (1, 1, 1) + v 1 + v + v 3 6, v, v 1 + v 3 ) (1,, 1) Calculus - 004 Uge 46.1-19 Calculus - 004 Uge 46.1-0

Projektion på basis Projektion på basis Eksempel 3 Betragt u 1 = (1, 1, 0, 1), u = (,, 1, 3) R 4 samt underrummet U = span(u 1, u ). 1. Vektorerne u 1 og u er ortogonale: u 1 u = + 1 + 0 3 = 0 Eksempel 3 - fortsat Betragt u 1 = (1, 1, 0, 1), u = (,, 1, 3) R 4 samt underrummet U = span(u 1, u ).. Lad v = (,, 8, 6) og beregn proj U (v) = proj u1 (v) + proj u (v) = v u 1 u 1 u 1 u 1 + v u u u u = 9 9 (1, 1 18, 0, 1) + (,, 1, 3) 18 4 = (, 0, 1, 7) Calculus - 004 Uge 46.1-1 Calculus - 004 Uge 46.1 - Pythagoras Pythagoras Sætning 18 (Pythagoras) Hvis a b, så er Pythagoras - figur a + b = a + b Bevis a + b b a + b = (a + b) (a + b) = a a + a b + b b = a + b a Pythagoras som du kender den a + b = a + b Calculus - 004 Uge 46.1-3 Calculus - 004 Uge 46.1-4

Afstand til underrum Mindste afstand Sætning 19 Lad U V = R n vœre et underrum. Antag at vektoren v har ortogonal projektion u på U. Så er u den vektor i U, der har kortest afstand til v. Sætning 19 - figur Bevis For en vektor u u U gælder v (u u ) = (v u) + u v v u v (u u ) = v u + u i følge Pythagoras, Sætning 18, da (v u) u. u u Mindste afstand til underrum U Calculus - 004 Uge 46.1-5 Calculus - 004 Uge 46.1-6 Afstand til linje Middelværdi [LA] 1.1 Mindste kvadraters metode Eksempel For en linje U = span(a) R 3 udspændt af vektoren a = (1, 1, 1) er den vektor i U med kortest afstand til en vektor v = (v 1, v, v 3 ) givet ved Kvadratafstanden er proj a (v) = v a = v 1 + v + v 3 3 (1, 1, 1) v proj a (v) = (v 1 m) + (v m) + (v 3 m) hvor m = v 1+v +v 3 3. Calculus - 004 Uge 46.1-7 Eksempel 4 For y 1,..., y n vil middelværdien minimerer kvadratsummen m = y 1 + + y n n (y 1 m) + + (y n m) Løsning Sæt y = (y 1,..., y n ) og a = (1,..., 1). Så er m bestemt ved ma = proj a (y) = y a = y 1 + + y n n Calculus - 004 Uge 46.1-8 a

Opgave Matematik Alfa 1, August 00 Opgave 6 Betragt det lineære underrum U R 4, der er udspændt af vektorer u 1 = (1, 1, 1, 1) og u = (0, 1, 1, 0). Angiv den vektor u i U, der har kortest afstand til vektoren v = (1,, 3, 4). Løsning I følge Sætning 19 er u den ortogonale projektion af v på U. Den korteste afstand er v u Opgave Matematik Alfa 1, August 00 Opgave 6 - fortsat Vektorerne u 1 = (1, 1, 1, 1) og u = (0, 1, 1, 0) har u 1 u = 1 0 + 1 1 + ( 1) 1 + ( 1) 0 = 0 Fra Sætning 17 fås projektionen af v = (1,, 3, 4) u = proj U (v) = proj u1 (v) + proj u (v) = v u 1 u 1 + v u u u 1 u 1 u u = 4 4 (1, 1, 1, 1) + 5 (0, 1, 1, 0) = ( 1, 3, 7, 1) Calculus - 004 Uge 46.1-9 Calculus - 004 Uge 46.1-30 Opgave Matematik Alfa 1, August 00 Tømrermester [LA] 1. Projektion på -dim. underrum Opgave 6 - ekstra Restvektoren v u = (1,, 3, 4) ( 1, 3, 7, 1) = (, 1, 1, 3) har længde, som angiver den mindste afstand fra v til U Tømrermester - figur w = v proj u (v) v v u = (, 1, 1, 3) 7 = = 3 6 proj u (v) To vektorer rettet op u Calculus - 004 Uge 46.1-31 Calculus - 004 Uge 46.1-3

Tømrermester [LA] 1. Projektion på -dim. underrum Tømrermester [LA] 1. Projektion på -dim. underrum Bemærkning Lad u, v være ikke-parallelle vektorer der udspænder underrummet U. Sæt w = v proj u (v) = v v u u u u Så er u, w ortogonale og udspænder U. Den ortogonale projektion af vektoren x på U er da proj U (x) = proj u (x) + proj w (x) = x u u u u + x w w w w Eksempel (delvis 7 side 84) Lad u = (1, 1, 1), v = (1,, 3) være vektorer der udspænder underrummet U. Sæt w = v proj u (v) = v v u u u u = (1,, 3) (1, 1, 1) = ( 1, 0, 1) Den ortogonale projektion af vektoren y = (3, 3.6, 6) på U er da proj U (y) = proj u (y) + proj w (y) = y u u u u + y w w w w Calculus - 004 Uge 46.1-33 Calculus - 004 Uge 46.1-34 Tømrermester [LA] 1. Projektion på -dim. underrum Cauchy-Schwarz ulighed [LA] 13 Andre sætninger om skalarprodukt Eksempel - fortsat For u = (1, 1, 1), w = ( 1, 0, 1), y = (3, 3.6, 6) er projektion af vektoren y på U = span(u, w) proj U (y) = proj u (y) + proj w (y) = y u u u u + y w w w w = 1.6 3 (1, 1, 1) + 3 ( 1, 0, 1) = (.7, 4., 5.7) Sætning 0 (Cauchy-Schwarz ulighed) For vektorer u, v gœlder u v u v Bevis Fra Pythagoras, Sætning 18, på de ortogonale vektorer v proj u (v), proj u (v) fås v proj u (v) = ( v u ) u u u Forlæng med u og uddrag kvadratroden. Calculus - 004 Uge 46.1-35 Calculus - 004 Uge 46.1-36

Trekantsuligheden [LA] 13 Andre sætninger om skalarprodukt Trekantsulighed [LA] 13 Andre sætninger om skalarprodukt Sætning 1 (Trekantsuligheden) For vektorer u, v gœlder Bevis Fra Cauchy-Schwarz ulighed Uddrag kvadratroden. u + v u + v u + v u + v + u v = ( u + v ) Trekantsulighed - figur v u + v u Indlysende trekantsulighed u + v u + v Calculus - 004 Uge 46.1-37 Calculus - 004 Uge 46.1-38