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ExerciciosALII 1 SISTEMAS DE EQUAÇÕES Sistemas de equações são problemas constituídos por um conjunto de variáveis e um conjunto de restrições a essas variáveis; as restrições são representadas por equações. A solução do sistema é o conjunto de valores das variáveis que satisfazem simultaneamente a todas as restrições, ou equações. Deve-se pensar um sistema de equações como um problema onde as equações são as informações que se deve utilizar para descobrir o valor das variáveis, que por essa razão também são denominadas de incógnitas. A regra geral para esse tipo de problema é que devem existir tantas informações quanto incógnitas para que o problema tenha uma solução e esta seja única. Se houver mais variáveis que equações , o problema pode ter várias soluções, visto que com menos restrições que variáveis, é um problema mais flexível. Por outro lado, se houver mais restrições que incógnitas (mais equações que variáveis), o problema pode não ter solução, pois pode ser um problema muito estrito. Não obstante, duas restrições podem exigir coisas incompatíveis, e o problema não terá solução; ou podem exigir a mesma coisa, diminuindo o número de restrições genuínas. Utilize esse raciocínio e analise os sistemas abaixo sem fazer muitas contas, apenas observe o número de variáveis e o número efetivo de restrições. 1) Classifique os problemas abaixo com respeito a possuírem solução única, não possuírem solução, ou possuírem infinitas soluções. A) B) C) D) E) F) G) H) ExerciciosALII 2 2) Escreva um sistema de 3 equações e 2 variáveis que: A) Possui infinitas soluções B) Não possui solução C) Possui apenas uma solução 3) Considere as afirmativas abaixo sobre um sistema de equações e assinale a alternativa correta: I - Se possui mais variáveis que equações, então sempre possui solução. I I - Se possui mais equações que variáveis, então sempre possui solução A) As duas são verdadeiras B) As duas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 4) Considere as afirmativas abaixo sobre um sistema de equações com número igual de equações e variáveis e assinale a alternativa correta: I - Se possui equações repetidas, então sempre possui infinitas soluções. I I - Se todas as equações são distintas, então possui solução única. A) As duas são verdadeiras B) As duas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa Sistemas de equações equivalentes são aqueles que possuem as mesmas soluções. Uma equação gerada por uma combinação não-nula de outras equações do sistema é uma equação redundante. Adicionar equações redundantes a um sistema não altera a sua solução. Substituir uma equação original por uma equação redundante também não altera a solução, desde que a equação original tenha participado efetivamente da geração da equação redundante; ou seja, a equação redundante ExerciciosALII 3 geração da equação redundante; ou seja, a equação redundante adicionada precisa reter a informação original no sistema. Mais uma vez, sistemas de equações equivalentes são aqueles que possuem as mesmas soluções. 5) Assinale os sistemas abaixo que são equivalentes ao sistema : A) B) C) D) E) 6) Assinale os sistemas abaixo que são equivalentes ao sistema : A) B) C) D) E) Nem sempre é simples decidir visualmente se uma equação é gerada por outras, ou se é incompatível com outras. Faz-se necessário utilizar uma metodologia eficiente que funcione em todos os casos. O escalonamento é uma técnica de resolução de sistemas que revela as relações de redundancia e incompatibilidade entre as equações de um sistema. Iremos estudar o escalonamento nas próximas seções, mas, antes, é imperativo saber enxergar os sistemas através de suas matrizes aumentadas, e vice-versa. 7) Escreva as matrizes aumentadas dos seguintes sistemas de ExerciciosALII 4 7) Escreva as matrizes aumentadas dos seguintes sistemas de equações: A) B) C) D) E) F) G) 8) Escreva os sistemas correspondentes às seguintes matrizes aumentadas: A) B) C) O escalonamento é um método milenar que transforma o sistema de equações em um sistema triangular equivalente , ou seja, um sistema mais fácil de resolver e que possui as mesmas soluções que o sistema original. Nesse processo, as informações redundantes ou incompatíveis são reveladas e as soluções, caso existam, são obtidas pela técnica de substituição sucessiva. 9) Resolva os sistemas abaixo utilizando o escalonamento das equações: A) B) C) D) 10) Utilize o escalonamento para simplificar as matrizes aumentadas abaixo e resolver os sistemas correspondentes: ExerciciosALII 5 A) B) C) D) E) F) 11) Em cada sistema abaixo, a última equação é uma combinação das anteriores. Encontre os coeficientes dessas combinações: A) B) C) 12) Seja S um sistema com 3 equações tal que a segunda equação é múltiplo da primeira e a terceira é incompatível com a segunda. Seja R uma forma escalonada de S , obtida sem trocar linhas, verifique as afirmativas abaixo: I ) A segunda equação de R é nula II) A terceira equação de R é nula 13) Seja S um sistema com 4 equações tal que a primeira equação é múltiplo da segunda e a quarta é combinação da segunda e da terceira. Seja R uma forma escalonada de S , obtida sem trocar linhas, verifique as afirmativas abaixo: I ) A primeira equação de R é nula II) A quarta equação de R é nula ExerciciosALII 6 COMBINAÇÕES LINEARES E O PRODUTO MATRIZ- VETOR Combinar vetores é gerar novos vetores através das operações básicas de soma e multiplicação por número. O vetor resultante de uma combinação de vetores é denominado de vetor gerado. A combinação de vetores é o procedimento mais frequente da Álgebra Linear. Apesar de simples, todos os conceitos dependem da definição de combinação, que mais à frente veremos por que é chamada de combinação linear. 1) Assinale abaixo as igualdades que são possíveis para algum número K, onde a, b e c representam números não-nulos: A) K(1,a) = (2,0) B) K(a,0) = (2,4) C) K(1,2) = (2,3) D) K(1,0,3) = (2,4,6) E) K(1,0,2,3) = (2,0,4,6) F) K(1,1,1,1) = (a,b,0,c) 2) Assinale abaixo as combinações de vetores que são possíveis para algum valor de K e de L, onde a, b e c representam números não-nulos: A) K(1,0) +L(0,1) = (2,3) B) K(1,0) + L(2,0) = (2,3) C) K(1,0) + L(1,1) = (2,3) D) K(1,0,0) + L(1,1,0) = (a,b,c) E) K(1,0,0) + L(1,1,1) = (a,b,0) F) K(1,1,0) + L(1,1,1) = (a,0,0) Multiplicar uma matriz por um vetor é combinar as colunas da matriz de acordo com os coeficientes do vetor. Entender esse resultado e saber aplicá-lo é fundamental para o estudo da Álgebra Linear. Nos exercícios seguintes não perca tempo apenas fazendo contas de somar e multiplicar e não utilize a fórmula da multiplicação matriz-vetor. ExerciciosALII 7 3) Faça as multiplicações matriz-vetor abaixo fazendo as combinações das colunas das matrizes: A) ? B) ? C) ? D) ? E) ? Quando você multiplica uma matriz por um vetor formado apenas de 1´s, o resultado deve ser a soma das colunas da matriz; certo? E se o vetor possuir apenas 0´s, com exceção de um 1 na segunda entrada, você consegue perceber que o resultado da multiplicação matriz-vetor deve ser a segunda coluna da matriz? E se ao invés do número 1, for o número -2? 4) Calcule a multiplicação Av, onde: e A) B) C) D) ExerciciosALII 8 O exercício abaixo mostra que nem sempre é possível combinar vetores e gerar um outro. Tente descobrir porque isso acontece. Esse resultado possui profunda conexão com o fato que alguns sistemas de equações não possuem solução, pois sempre é possível escrever um sistema linear na forma de um produto matriz x vetor. 5) Encontre números x e y tais que as igualdades abaixo sejam verdadeiras e observe as conexões com os sistemas de equações e os produtos matriz x vetor ao lado. A) ou ou B) ou ou C) ou ou D) ou ou E) Qual o sistema correspondente?F) Qual o sistema correspondente? G) Qual o sistema correspondente? ExerciciosALII 9 H) Qual o sistema correspondente? 6) Classifique em V ou F as afirmativas abaixo sobre um sistema de equações S :AX=b: I ) A solução de S são os vetores que serão combinados para gerar o vetor b II) A solução de S são os coeficientes da combinação de vetores que gera o vetor b 7) Escreva os sistemas de equações abaixo na forma matricial AX = b e indique, sem resolvê-los, quais possuem solução. Justifique. A) B) C) D) E) F) 8) Considere abaixo os sistemas representados pelas suas matrizes aumentadas. Tente resolvê-los mentalmente fazendo as devidas combinações das colunas das matrizes: A) B) C) D) E) F) G) H) I) ExerciciosALII 10 9) Considere os sistemas representados abaixo pelas suas matrizes aumentadas. Tente identificar visualmente aqueles que possuem várias soluções e os que não possuem solução: A) B) C) D) E) F) H) Algumas conclusões óbvias, porém necessárias, sobre um sistema AX = b: a. Se as colunas de A geram o vetor b, então o sistema tem solução. b. Se as colunas de A geram o vetor b de várias formas, então o sistema tem várias soluções. Seguem as perguntas óbvias, cujas respostas não são evidentes, que serão estudadas mais à frente: a. Quando é que as colunas de A geram qualquer vetor b? b. Quando é que as colunas de A geram um vetor b de várias formas? Mesmo sem as respostas acima, é óbvio que o sistema terá solução se existir uma forma regular de encontrá-la, como, por exemplo, nos sistemas cuja matriz de coeficientes é triangular (o que é isso?), sem nenhum elemento nulo na diagonal; a solução pode ser encontrada por substituição sucessiva das variáveis. Veja o exercício abaixo: 10) Quais sistemas abaixo possuem solução, e quais possuem solução única? Classifique-os através de suas expressões matriciais: A) B) C) ExerciciosALII 11 D) E) F) G) H) I) J ) 11) Escreva as expressões matriciais dos sistemas abaixo. Note que a substituição sucessiva ainda funciona, porém já não é mais tão simples detectar se existem inconsistências: A) B) C) 12) Um sistema de equações nas variáveis x,y e z possui a seguinte matriz ampliada: Troque colunas e escalone a matriz acima com apenas uma operação elementar. Assinale os valores de x,y e z abaixo que resolvem o sistema. Faça a combinação linear das colunas da matriz ampliada e cheque que sua resposta está correta: A) 3, 1 e 1 B) 3, 2 e -1 C) 1, 3 e 2 D) -1, 2 e 3 ExerciciosALII 12 MATRIZES SÃO FUNÇÕES (TRANSFORMAÇÕES ) LINEARES Uma matriz A, mxn, é uma função linear de em , leva combinações linares em combinações lineares. Uma vez que saibamos seus valores em uma base qualquer de , saberemos seus valores em qualquer outro vetor de . 1) Seja A uma matriz que leva o vetor (1,1,1) no vetor (1,1,1,1,1). Quais as dimensões de A? A) 3x5 B)3x3 C)5x3 D)5x5 2) Se Ae1 = (1,2), Ae2 = (3,4) e X = (2,3), assinale o vetor AX: A) (16,11) B) (11,16) C) (4,6) D) (6,4) 3) Sejam x1 = (1,2,2), x2 = (2,4,3). Sabendo que Ax1 = (2,2,2) e Ax2 = (2,1,2), assinale o vetor que é a terceira coluna de A: A) (1,1,0) B) (2,3,2) C) (4,3,4) D) (3,6,5) 4) Uma matriz leva o vetor (1,1) em (1,1,1) e o vetor (1,-1) em (1,2,1). Em qual vetor é levado o vetor (3,1)? A) (1,1,2) B)(3,4,3) C) (2,3,2) D) Não existe essa matriz 5) Uma matriz leva o vetor (1,1) em (1,1,1) e o vetor (1,-1) em (2,2,2). Em qual vetor é levado o vetor (2,0)? A) (-1,-1,-1) B)(0,0,0) C) (1,2,3) D) Não existe essa matriz 6) Seja A uma matriz que leva os vetores (1,1) e (0,1) em (4,6) e (3,4), respectivamente. Calcule a soma de todos os componentes de A: A)9 B)10 C)11 D) Não é possível descobrir o valor dessa soma 7) Seja A uma matriz que leva os vetores (1,1) e (2,2) em (3,3) e (5,5), respectivamente. Calcule a soma de todos os componentes de A: ExerciciosALII 13 A)4 B)6 C)8 D) Não existe essa matriz A 8) Seja A uma matriz que leva os vetores (1,1,1) e (1,1,0) em (3,3) e (2,2), respectivamente. Assinale o elemento da primeira linha que está na primeira coluna: A)10 B)11 C)12 D) Não é possível descobrir o valor de 9) Seja A uma matriz que leva os vetores (1,1,1) e (1,1,0) em (6,15) e (3,9). Assinale a soma de todos os componentes da terceira coluna de A: A)9 B)10 C)11 D) Não é possível descobrir o valor dessa soma 10) Seja A uma matriz que leva os vetores (1,1) e (1,-1) em (4,4,10,14) e (-2,2,0,0). Assinale a soma de todos os componentes da primeira coluna de A: A)14 B)15 C)16 D) Não é possível descobrir o valor dessa soma ExerciciosALII 14 Unicidade de soluções de sistemas de equações Nos exercícios seguintes investigaremos quando um sistema de equações possui apenas uma solução. É o que chamamos de unicidade. Aexistência de soluções é uma outra questão e será tratada mais adiante. Por enquanto, veremos que a unicidade de soluções está intimamente ligada ao conceito de independencia linear, que também estudaremos logo abaixo. 1) Sejam Z1 e Z2 soluções do sistema homogêneo S: AX= 0. Verifique as afirmativas abaixo: I ) Z1 + Z2 também é solução de S II) 2Z1 + 3Z2 também é solução de S 2) Sejam u,v e w vetores n x 1 tais que w = u+v e A é uma matriz mxn qualquer. Verifique as afirmativas abaixo: I ) A(u+v-w) = 0 I I ) Pelo menos um dos vetores Au, Av ou Aw tem que ser nulo 3) Considere as matrizes abaixo. Encontre, se houver, uma combinação anuladora não-trivial (o quê?) das colunas das matrizes abaixo, i.e., encontre X não-nulo tal que AX = 0: A) B) C) D) 4) Seja Z uma solução não-nula do sistema homogêneo AX = 0 e sejam X1 e X2 soluções do sistema AX = b. Verifique as afirmativas abaixo: I ) X1 + X2 também é solução do sistema AX = b II) X1 + 5Z também é solução do sistema AX = b ExerciciosALII 15 5) Seja Z não-nulo tal que AZ = 0. Verifique as afirmativas abaixo: I ) Existe um vetor X, não nulo e diferente de Z, tal que AZ = X II) Existem infinitos vetores X tal que AX = 0 6) Considere os sistemas de equações AX = b, para as matrizes A e b abaixo. Quais deles possuem mais de uma solução? A) B) C) D) E) F) ExerciciosALII 16 Independencia Linear Costumamos dizer informalmente que um vetor é independente de outro se não for um múltiplo dele. E também que um vetor é independente de outros dois se não for combinação deles. De forma geral, dizemos que um vetor é independente de uma coleção de outros vetores se não puder ser gerado por eles através de uma combinação. A expressão completa é linearmente independente, pois o conceito é o da Independência Linear, o termo “linear” será debatido mais à frente. De toda forma, a independencia linear é um conceito de associação, um vetor nunca é linearmente independente, ou linearmente dependente, por si só, mais precisamente, é uma categoria que se aplica a conjuntos de vetores. Vimos também que o escalonamento encontra relações de dependencia entre as equações de um sistema, ou seja, entre as linhas da matriz aumentada desse sistema. Ele é igualmente utilizado para encontrar as relações de dependencia entre vetores. Utilize o escalonamento para resolver alguns dos exercícios abaixo; outros possuem respostas óbvias; identifique uns e outros. 1) Assinale abaixo os vetores que são linearmente independentes do vetor (1,2): A) (0,0) B) (2,4) C) (-1,-2) D) (1,1) E) (2,1) F) (111,222) G) (111,111) 2) Assinale abaixo os vetores que são linearmente independentes dos vetores (1,1) e (2,2): A) (3,3) B) (1,1) C) (0,0) D)(1,2) E) (111,111) F) (111,111.01) 3) Assinale abaixo os vetores que são linearmente independentes dos vetores (1,2) e (2,1): A) (3,3) B) (1,2) C) (0,0) D) (2,1) E) (6,6) F) (111,113) ExerciciosALII 17 4) Assinale abaixo os vetores que são linearmente independentes dos vetores (1,2,1) e (2,1,1):A) (3,3,3) B) (3,3,2) C) (1,-1,0) D) (2,1,2) E) (1,1,1) 5) Verifique as afirmativas abaixo: I - Qualquer vetor não nulo é linearmente independente do vetor nulo. I I - O vetor nulo é linearmente dependente de qualquer vetor. 6) Verifique as afirmativas abaixo sobre dois vetores u, v, não nulos: I - Se u é linearmente dependente de v, então v é linearmente dependente de u. I I - Se u é linearmente independente de v, então u+v nunca se anula. 7) Verifique as afirmativas abaixo sobre vetores u, v e w quaisquer: I - Se w é gerado por u e v, então v é gerado por u e w. I I - Se w é gerado por u e v, então o vetor nulo pode ser gerado por u,v e w de forma não trivial. 8) Verifique as afirmativas abaixo sobre vetores u,v e w, onde w é combinação de u e v: I - Todo vetor gerado por u,v e w é gerado por u e w. I I - Todo vetor gerado por u,v e w é gerado por u e v. 9) Seja {V1,V2,…,Vn} um conjunto de vetores não-nulos e os conjuntos de números {a1,a2,…,an} , onde todos os números podem ser nulos, e {b1,b2,…,bn} , onde pelo menos um número é não-nulo. Podemos afirmar que: I ) Se a1V1+a2V2+…+anVn = 0 , então um dos vetores é linearmente dependente dos demais. I I ) Se b1V1+b2V2+…+bnVn = 0 , então um dos vetores é linearmente dependente dos demais. ExerciciosALII 18 Intuitivamente, um conjunto de vetores é dito Linearmente Independente, ou L.I ., se todos os seus vetores são linearmente independentes dos demais. É convencional dizer que os vetores são linearmente independentes, mas essa convenção não funciona para conjuntos unitários, em particular para o caso do conjunto formado apenas pelo vetor nulo, C={vetor nulo}. Melhor é definir que um conjunto é Linearmente Dependente se existir alguma combinação não-trivial anuladora entre os seus vetores. Caso não exista nenhuma, o conjunto é dito LI. 10) Verifique as afirmativas abaixo: I ) O vetor nulo é LD II) O conjunto {(1,0,0),(0,0,0)} é LD 11) Verifique as afirmativas abaixo sobre a matriz A que satisfaz: I ) As duas colunas de A são diferentes de (0,0) II ) As colunas de A formam um conjunto LI 12) Verifique as afirmativas abaixo sobre as matrizes A e B que satisfazem: e I ) A matriz A pode ser não-nula II) A matriz B pode ser não-nula 13) Assinale abaixo os conjuntos de vetores que são linearmente independentes, onde a e b são números reais quaisquer: A) {(1,0),(0,1),(10,20)} B) {(1,1),(1,-1)} C) {(1,1),(1,-1),(2,2)} D) {(1,2),(2,4),(3,6)} E) {(1,2),(2,-4),(a,b)} F) {(1,1),(1,-1),(a,b)} ExerciciosALII 19 14) Assinale abaixo os conjuntos de vetores que são linearmente independentes: A) {(1,2,3),(2,4,6),(1,1,1)} B) {(1,2,3),(4,5,6),(7,8,9)} C) {(-1,1,1),(1,-1,1),(1,1,-1)} D) {(1,2,1),(1,-1,2),(2,-1,-1)} E) {(1,0,1,-2),(2,1,-2,-1),(3,-1,0,-2),(2,-2,1,-1)} 15) Verifique as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta: I ) Se Ax = 0 para algum x não-nulo, então as colunas de A são LD. II) Se Ax = 0 para algum x não-nulo, então as colunas de A podem ser LI ou LD, dependendo de x. 16) Dadas as equações x+y+z+w = 1 e x-y+z-w=1, assinale as equações abaixo que são independentes dessas duas: A) 3x+y+3z+w = 3 B) x-3y+z-3w = 1 C) x+y+2z+w = 1 D) x-2y+2z-2w = 1 17) Considere os sistemas indeterminados abaixo e encontre uma equação que pode ser adicionada que os torna de solução única: A) x+y = 1 B) C) D) E) F) � ���������������������������� ������������������������������������������������������������������������������������ ����������������������������������������������������� ���������������������������������������������������������������������������� ��������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������ ���������������������������������������������������������������� ������������������������������������������������������������ ���������������������������������������������������������������� 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������������� ���������������������������������������������������� �������������������������������������������� �� �������������������������������������� 1 Segunda Lista de Exercícios Exercícios sobre Sistemas de Equações e Escalonamento Sistemas de equações são problemas constituídos por um conjunto de variáveis e um conjunto de restrições a essas variáveis; as restrições são representadas por equações. A solução é o conjunto de valores das variáveis que satisfazem simultaneamente a todas as restrições; ou equações. A regra geral é que devem existir tantas restrições quanto variáveis para que o sistema tenha uma solução e esta seja única. Se houver mais variáveis que restrições (equações), o problema pode ter várias soluções, Se houver mais restrições que variáveis, o problema pode não ter solução. Não obstante, duas restrições podem exigir coisas incompatíveis, e o problema não terá solução; ou podem exigir a mesma coisa, diminuindo o número de restrições genuínas. Analise os simples sistemas abaixo sem fazer muitas contas. 1) Classifique os problemas abaixo com respeito a possuírem solução única, não possuírem solução, ou possuírem infinitas soluções. A) B) C) D) E) F) G) H) 2) Escreva um sistema de 3 equações e duas variáveis que: A) Possui infinitas soluções B) Não possui solução C) Possui apenas uma solução 2 3) Considere as afirmativas abaixo sobre um sistema de equações e assinale a alternativa correta: I - Se possui mais variáveis que equações, então sempre possui solução. II - Se possui mais equações que variáveis, então sempre possui solução A) As duas são verdadeiras B) As duas são falsas C) I é verdadeira e II é falsa D) II é verdadeira e I é falsa 4) Considere as afirmativas abaixo sobre um sistema de equações com número igual de equações e variáveis e assinale a alternativa correta: I - Se possui equações repetidas, então sempre possui infinitas soluções. II - Se todas as equações são distintas, então possui solução única. A) As duas são verdadeiras B) As duas são falsas C) I é verdadeira e II é falsa D) II é verdadeira e I é falsa Sistemas de equações equivalentes são aqueles que possuem as mesmas soluções. Uma equação gerada por uma combinação linear de outras é sempre uma equação redundante. Adicionar equações redundantes a um sistema, não altera o seu conjunto-solução. Substituir uma equação original por uma equação redundante também não altera o conjunto- solução, desde que a equação original tenha participado efetivamente da geração da equação redundante.; ou seja, a equação redundante mantém a informação original no sistema. Substituir uma equação por outra que contém a informação da equação original, também não. Faça os exercícios abaixo e justifique verbalmente se as mudanças realizadas mantêm o mesmo conjunto de variáveis e restrições do sistema original. 3 5) Assinale os sistemas abaixo que são equivalentes ao sistema : A) B) C) D) E) 6) Assinale os sistemas abaixo que são equivalentes ao sistema : A) B) C) D) E) Nem sempre é simples decidir visualmente se uma equação é gerada por outras, ou se é incompatível com outras. Faz-se necessário utilizar uma metodologia eficiente que funcione em todos os casos. O escalonamento é uma técnica que resolve sistemas lineares de equações através de suas matrizes aumentadas. Através dele, pode-se revelar as relações de redundancia e inconsistencia entre as equações de um sistema. Para isso, é fundamental saber enxergar os sistemas através de suas matrizes aumentadas, e vice-versa. 7) Escreva as matrizes aumentadas dos seguintes sistemas de equações: A) B) C) D) 4 E) F) G) 8) Escreva os sistemas correspondentes às seguintes matrizes aumentadas: A) B) C) 9) Considere abaixo os sistemas representados pelas suas matrizes aumentadas. Tente resolvê-los mentalmente fazendo as devidas combinações das colunas das matrizes: A) B) C) D) E) F) G) H) I) 10) Considere os sistemas representados abaixo pelas suas matrizes aumentadas. Tente identificar visualmente aqueles que possuem várias soluções e os que não possuem solução: A) B) C) D) E) F) H) 5 11) Considere o sistema S descrito pela sua matriz aumentada: . Considere o novo sistema S’= MS, obtido da multiplicação pela esquerda por uma matriz M, 2x2. Assinale abaixo as matrizes M tais que S e S’ possuem as mesmas soluções, isto é, sejam equivalentes: A) B) C) D) E) F) G) H) 12) Utilize o escalonamento para simplificar as matrizes aumentadas abaixo e resolver os sistemas correspondentes: A) B) C) D) E) F) 13) Um sistema de equações nas variáveis x,y e z possui a seguinte matriz ampliada: Troque colunas e escalone a matriz acima com apenas uma operação elementar. Assinale os valores de x,y e z abaixo que resolvem o sistema. Faça a combinação linear das colunas da matriz ampliada e cheque que sua resposta está correta: A) 3, 1 e 1 B) 3, 2 e -1 C) 1, 3 e 2 D) -1, 2 e 3 6 14) Em cada sistema abaixo, a última equação é uma combinação das anteriores. Encontre os coeficientes dessas combinações: A) B) C) 1 Terceira Lista de Exercícios Exercícios sobre Espaços Vetoriais e Conjuntos Geradores 1) Assinale abaixo os conjuntos que são subespaços vetoriais de : A) O Conjunto Solução de Ax=0 B) O Núcleo de uma matriz A C) A Imagem de uma matriz A D) O Conjunto Solução de Ax=b 2) Considere as afirmativas abaixo sobre o conjunto de triplas ordenadas C = {(a,b,1)| a e b são reais} juntamente com as operações: (a,b,1) + (c,d,1) = (a+b,c+d,1) e k(a,b,1) = (ka,kb,1). I ) Não existe elemento neutro para a soma acima definida I I ) Não vale a propriedade distributiva para as operações acima A) Ambas são verdadeiras B) Ambas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 3) Considere as afirmativas abaixo sobre o conjunto C = {(x,y)|x+y=0}, juntamente com as operações tradicionais de soma e multiplicação por escalar: I ) <C,+,.> é um espaço vetorial I I ) <C,+,.> é um subespaço vetorial de R2 A) Ambas são verdadeiras B) Ambas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa 2 D) I I é verdadeira e I é falsa 4) Seja S o espaço gerado pelos vetores (1,2) e (2,4), então: A) S = <(1,2),(4,2)> B) S = <(1,0),(2,0)> C) S = <(2,1)> D) S = <(2,4)> 5) Seja S o espaço gerado pelos vetores (1,2,3) e (4,5,6), então: A) S = <(1,2,3),(4,-3,-6)> B) S = <(1,2,3),(0, 1, 2)> C) S = <(1,2,3),(0, 3,-6)> D) S = <(1,2,3),(0,-1, 2)> 6) Assinale o conjunto-solução do sistema linear abaixo: A)S = <(1,2)> B)S = <(2,4)> C)S = <(2,1)> D)S = <(1,-2)> 7) Assinale o conjunto-solução do sistema linear abaixo: A)S = <(2,1,0)> B)S = <(2,0,-1)> C)S = <(1,2,0)> D)S = <(1,0,-2)> 3 Exercícios sobre Independencia Linear Um vetor é linearmente independente de outro se não for um múltiplo dele. Um vetor é linearmente independente de outros dois se não for combinação linear deles. De forma geral, um vetor é linearmente independente de um conjuntode outros vetores se não puder ser gerado por eles através de uma combinação linear. Um vetor nunca é linearmente independente, ou linearmente dependente, por si só. 8) Assinale abaixo os vetores que são linearmente independentes do vetor [1,2]: A) [0,0] B)[2,4] C)[-1,-2] D)[1,1] E) [2,1] F)[111,222] G)[111,111] 9) Assinale abaixo os vetores que são linearmente independentes dos vetores [1,1] e [2,2]: A) [3,3] B)[1,1] C)[0,0] D)[1,2] E) [111,111] F)[111,111.01] 10) Assinale abaixo os vetores que são linearmente independentes dos vetores [1,2] e [2,1]: A) [3,3] B)[1,2] C)[0,0] D)[2,1] E) [6,6] F)[111,113] 11) Considere as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta: I - Qualquer vetor não nulo é linearmente independente do vetor nulo. I I - O vetor nulo é linearmente dependente de qualquer vetor. A) As duas são verdadeiras B) As duas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 4 12) Considere as afirmativas abaixo sobre vetores u, v, não nulos: I - Se u é linearmente dependente de v, então v é linearmente dependente de u. I I - Se u é linearmente independente de v, então u+v nunca se anula. A) As duas são verdadeiras B) As duas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 13) Considere as afirmativas abaixo sobre vetores u, v e w quaisquer e assinale a alternativa correta: I - Se w é gerado por u e v, então v é gerado por u e w. I I - Se w é gerado por u e v, então o vetor nulo pode ser gerado por u,v e w de forma não trivial. A) As duas são verdadeiras B) As duas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa Intuitivamente, um conjunto de vetores é dito Linearmente Independente, ou L.I ., se todos os seus vetores são linearmente independentes dos demais. É convencional dizer que os vetores são linearmente independentes, mas essa definição é furada para o caso C={vetor nulo}. Melhor é definir que é Linearmente Dependente se existir alguma combinação não-trivial anuladora entre os seus vetores. Caso não exista nenhuma, o conjunto é dito LI. 5 14) Considere as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta: I ) O vetor nulo é LD II) O conjunto {(1,0,0),(0,0,0)} é LD A) Ambas são verdadeiras B) Ambas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 15) Considere as afirmativas abaixo sobre a matriz A que satisfaz e assinale a alternativa correta: I ) As duas colunas de A são diferentes de (0,0) II ) As colunas de A formam um conjunto LI A) Ambas são verdadeiras B) Ambas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 16) Assinale abaixo os conjuntos de vetores que são linearmente independentes, onde a e b são números reais quaisquer: A){[1,0],[0,1],[10,20]} B){[1,1],[1,-1]} C){[1,1],[1,-1],[2,2]} D){[1,2],[2,4],[3,6]} E){[1,2],[2,-4],[a,b]} F){[1,1],[1,-1],[a,b]} 17) Assinale abaixo os conjuntos de vetores que são linearmente independentes: A) {[1,2,3],[2,4,6],[1,1,1]} B) {[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]} C) {[-1,1,1],[1,-1,1],[1,1,-1]} D) {[1,2,1],[1,-1,2],[2,-1,-1]} E) {[1,0,1,-2],[2,1,-2,-1],[3,-1,0,-2],[2,-2,1,-1]} 6 Exercícios sobre Base e Dimensão 18) Qual dos vetores abaixo,juntamente com os vetores (2,1,1) e (1,2,1), não forma uma base para o ? A)(1,1,2) B)(1,0,-1) C)(0,2,2) D(2,-2,0) 19) Encontre uma base para o espaço gerado pelo conjunto {(1,2,2,1), (1,0,2,0),(0,2,0,1)} 20) Encontre uma base para o núcleo e a imagem das matrizes abaixo: A) B) C) 21) O sistema linear Ax=b possui a solução geral (3+t,1+t,2+t). Quais as dimensões do Núcleo e da Imagem de A, respectivamente: A)1 e 3 B)2 e 3 C)1 e 2 D)2 e 1 22) Seja A uma matriz qualquer e R a sua forma escalonada. Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmações abaixo: I ) A dimensão da imagem de A é igual à dimensão da imagem de R I I ) A imagem de A é igual à imagem de R Resolva os exercícios abaixo lembrando que um sistema linear Ax=b possui solução se, e somente se, b for uma combinação linear das colunas de A. 23) Considere as afirmativas abaixo sobre um sistema linear de equações S , cuja forma matricial é Ax=b: I - Se S tem solução, então b é linearmente dependente das colunas de A I I - Se S não tem solução, então toda coluna de A é linearmente 7 I I - Se S não tem solução, então toda coluna de A é linearmente independente de b A) As duas são verdadeiras B) As duas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 24) Considere as afirmativas abaixo sobre um sistema linear de equações S , cuja forma matricial é Ax=b: I - Se S não tem solução, então todas as colunas de sua matriz aumentada são linearmente independentes I I - Se S não tem solução, então todas as colunas de A são linearmente independentes A) As duas são verdadeiras B) As duas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 25) Considere as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta: I ) Se Ax=0 para algum x não-nulo, então as colunas de A são LD. II) Se Ax nunca se anula, qualquer que seja x não-nulo, então as colunas de A podem ser LI ou LD. A) Ambas são verdadeiras B) Ambas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 26) Considere as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta: I )O sistema linear possui solução qualquer que seja o 8 I )O sistema linear possui solução qualquer que seja o vetor I I )O sistema linear possui infinitas soluções qualquer que seja o vetor A) Ambas são verdadeiras B) Ambas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 27) Seja A uma matriz 4x3 tal que o sistema linear Ax=0 possui uma solução não-nula. Assinale a alternativa verdadeira A)O sistema Ax=b possui solução qualquer que seja o vetor B)O sistema Ax=b possui mais de uma solução qualquer que seja o vetor C)O sistema Ax=b não possui solução única qualquer que seja o vetor D)O sistema Ax=b não possui solução qualquer que seja o vetor b não-nulo Questões Extra 1) Considere as afirmativas abaixo sobre o conjunto C = {(x,y)|x+y=1}, juntamente com as operações: (a,b) + (c,d) = (a+b-1,c+d) e k(a,b) = (ka-k+1,kb) I ) <C,+,.> é um espaço vetorial I I ) <C,+,.> é um subespaço vetorial de R2 A) Ambas são verdadeiras 9 B) Ambas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 2) Sejam . A imagem inversa de um vetor é o conjunto .Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmações abaixo: I ) A imagem inversa de é um espaço vetorial. I I ) Se a dimensão do núcleo de A é 2, então a imagem inversa de é sempre um plano. 3) Considere as afirmativas abaixo sobre o conjunto de triplas ordenadas C = {(a,b,1)| a e b são reais} juntamente com as operações: (a,b,1) + (c,d,1) = (a+b,c+d,1) e k(a,b,1) = (ka,kb,1). I ) O conjunto {(1,2,1), (2,4,1)} é LI I I ) O conjunto {(0,0,1),(1,1,1)} é LD A) Ambas são verdadeiras B) Ambas são falsas C) I é verdadeira e I I é falsa D) I I é verdadeira e I é falsa 1 LISTA 4 MATRIZES SÃO FUNÇÕES (TRANSFORMAÇÕES) LINEARES Uma matriz A, mxn, é uma função linear de em . Uma vez que saibamos seus valores em uma base qualquer de , saberemos seus valores em qualquer outro vetor de . 1) Um prédio retangular, cujo formato é definido pelos pontos (0,0), (2,1), (1,3) e (-1,2), deve ser girado de 45 graus no sentido anti-horário e dobrar de área. Calcule os novos pontos que definem os lados do prédio. 2) Seja A uma matriz que leva os vetores (1,1) e (0,1) em (4,6) e (3,4). Assinale a soma de todos os componentes de A: A) 9 B) 10 C)11 D) Não é possível descobrir o valor dessa soma 3) Seja A uma matriz que leva os vetores (1,1) e (2,2) em (3,3) e (5,5). Assinale a soma de todos os componentes de A: A) 4 B)6 C)8 D) Não existe tal matriz A 4) Seja Auma matriz que leva os vetores (1,1,1) e (1,1,0) em (3,3) e (2,2). Assinale o elemento : A) 10 B) 11 C) 12 D) Não é possível descobrir o valor de 5) Seja A uma matriz que leva os vetores (1,1,1) e (1,1,0) em (6,15) e (3,9). Assinale a soma de todos os componentes da terceira coluna de A: A) 9 B) 10 C) 11 D) Não é possível descobrir o valor dessa soma 6) Seja A uma matriz que leva os vetores (1,1) e (1,-1) em (4,4,10,14) e (-2,2,0,0). Assinale a soma de todos os componentes da primeira coluna de A: A) 14 B) 15 C) 16 D) Não é possível descobrir o valor dessa soma 2 O TEOREMA DO NÚCLEO-IMAGEM PARA MATRIZES O Teorema do Núcleo-Imagem afirma que “as dimensões” do espaço de partida de uma matriz A são repartidas entre o Núcleo e a Imagem de A. 7) Seja A uma matriz 5x3 tal que dim(N(A)) = 2. Assinale o valor de dim(Im(A)): A)3 B)2 C)1 D)0 8) Seja um conjunto linearmente independente de R3 e A uma matriz 3x3 tal que . Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmações abaixo: I) II) 9) Construa uma matriz A que não seja injetiva, mas que seja sobrejetiva. 10) Construa uma matriz A que não seja sobrejetiva, mas que seja injetiva. 11) Sejam . A imagem inversa de um vetor é o conjunto . Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmações abaixo: I) Se a dimensão do núcleo de A é k, então a imagem inversa de é um espaço vetorial de dimensão k. II) O Espaço é a união de cópias de N(A) 12) Considere um sistema linear Ax=b, onde A é mxn, m=n+1. Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmações abaixo: I) Se o núcleo de A é uma reta, então o sistema sempre tem solução. II) Se o núcleo de A é um ponto, então o sistema sempre tem solução. 13) Seja A uma matriz mxn, n > m e R, uma de suas versões escalonadas. Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmativas 3 escalonadas. Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmativas abaixo sobre um sistema linear Ax=b: I) O número de variáveis livres é igual a n-m II) O número de linhas não nulas de R mais o número de variáveis livres é igual a n. MATRIZES E SEUS AUTOVETORES Nem sempre é necessário fazer contas para encontrar os autovalores e autovetores de uma matriz. 14) a)Uma matriz 2x2 projeta ortogonalmente qualquer vetor na reta t(1,1) e depois duplica o tamanho do vetor projetado. Encontre seus autovalores e autovetores. b)Faça o mesmo de acima considerando agora que a projeção na reta t(1,1) é feita obliquamente na direção do vetor (1,0). 15) A é uma matriz que reflete vetores do pelo plano x-y: A(x,y,z,w) = (x,y,-z,-w). Calcule seus autovalores e autovetores. 16) Encontre um autovetor para as transformações lineares abaixo, sem fazer contas, apenas escrevendo suas matrizes: A)T(x,y) = (2x+3y,3y) B) T(x,y,z) = (x+2z,3x+4y,5x+6z) 17) Seja uma transformação linear. Responda e dê exemplos: O conjunto de autovetores de T pode ser: A) Vazio? B) Todo o plano? C) Unidimensional? D) Duas retas? 18) Seja T(x,y) = (-y,x). T possui autovetores? 19) Seja A uma matriz tal que suas colunas são LD. Calcule um autovalor para A. Justifique. 20) Seja A uma matriz 2x2 ou 3x3. Classifique em V ou F as afirmativas abaixo: I) Se A não é injetiva, então Det(A) = 0. II) Se A não é sobrejetiva, então Det(A) = 0. 21) Uma matriz A, 3x3, possui os autovalores 0, 1 e -1. Classifique em V ou F as afirmativas abaixo: I) A projeta vetores em um plano de II) A reflete vetores por um plano de 4 CÁLCULO DE AUTOVALORES E AUTOVETORES DE UMA MATRIZ Se A possui um autovalor lambda, então a matriz (A - lambda I) não é injetiva, pois leva um vetor não-nulo no vetor nulo: ; logo, seu determinante é zero. 22) Seja A = . Classifique em V ou F: I) Existe um vetor v, não-nulo, tal que Av tem o mesmo tamanho de v II) Existe um vetor v, não-nulo, tal que Av possui o sentido oposto de v 23) Seja A uma matriz 2x2. Cheque que a soma dos elementos da diagonal de A (o traço de A) é igual à soma dos autovalores de A. Cheque também que o produto dos autovalores é igual ao determinante de A. 24) Descreva as transformações lineares representadas pelas matrizes abaixo: A) B) C) D) E) F) G) H) I) 25) Calcule uma forma diagonal, , para as matrizes abaixo: A) B) C) D) 26) Escreva matrizes 2x2, não-diagonais, que possuem os seguintes espectros: A){1,0} B){1,2} C){1,-1} D){2} 27) Considere a matriz e o vetor v = (2,3). 5 27) Considere a matriz e o vetor v = (2,3). Assinale o vetor : A) B) C) D) 28) Considere a matriz . Assinale o : A) A) A) A) 29) Considere a matriz . Assinale a matriz : A) B) C) D) Questões Extra 1) Calcule os autovetores e autovalores de uma matriz 3x3 que gira vetores de um ângulo teta em torno do eixo (1,1,1) e os projeta ortogonalmente no mesmo eixo. 2) Seja A uma matriz 2x2 e v um vetor não-nulo tal que quando aplicamos A em v duas vezes seguidas, obtemos o próprio vetor v como resposta. Quais são os autovalores de A? 3) Uma matriz de Markov é aquela em que todos os elementos são não-negativos e a soma dos elementos de qualquer coluna é igual a 1. Seja A uma matriz de Markov 2x2, assinale as respostas corretas: A) 1 é sempre autovalor de A B) O vetor (1,1) é sempre autovetor de A C) O vetor (1,-1) é sempre autovetor de A D) Det(A) é sempre maior que 1 6 E) Traço(A) é sempre maior que 1 F) Se a soma dos elementos do vetor v é igual a 1, então o mesmo ocorre para Av. 4) Suponha que numa hipotética eleição, o candidato A perde diariamente 40% de seus votos para o candidato B; e o candidato B perde diariamente 50% de seus votos para o candidato A. No primeiro dia, o candidato A possui 43% do total dos votos e o candidato B possui 57%. Como ficará a distribuição de votos no décimo dia? E no centésimo? 5) Escreva uma matriz A 2x2, sem nenhum elemento nulo, onde: A) A tenha autovalores iguais B) A tenha apenas um autoespaço de dimensão 1 C) A não possua autovetores e o determinante de A seja diferente de 1 D) 6) Sejam a e b números positivos. Mostre que se são autovalores de , então são autovetores de A. 7) Resolva a equação diferencial ordinária , onde A é a matriz . 8)Suponha que na cidade do Rio de Janeiro apenas chove, ou faz sol. Suponha também que se faz sol em um dia, há 80% de chances de fazer sol no dia seguinte. Por outro lado, dias chuvosos se sucedem com a probabilidade de 30%. Qual é a probabilidade aproximada do dia 14 de Maio de 2016 ser ensolarado? A)7/9 B)8/9 C)2/3 D)5/9 1 Lista 5 Exercícios com o Produto Interno de vetores 1) Deduza uma fórmula para os vetores (a,b) que fazem um ângulo menor que 90 graus com o vetor (1,1) 2) Calcule um vetor v de tamanho 1(unitário) na mesma direção do vetor u indicado: A) u = (1,1) B) u = (1,1,0) C) u = (-1,-1,-1) 3) Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmações abaixo: A) O tamanho de um vetor é o produto interno de um vetor consigo mesmo B) A distancia entre dois vetores é o tamanho da diferença entre eles C) A distancia entre dois vetores determina o angulo entre eles D) O angulo entre dois vetores determina a distancia entre eles 4) Seja u = Av. Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmações abaixo: A) Cada componente de u é o produto interno de v com uma linha de A B) Se tanto v quanto as linhas de A são vetores unitários, então todas as componentes de u tem módulo menor que 1 C) Se v é não-nulo e pertence à imagem de A, então u nunca será o vetor nulo D) Se v pertence ao núcleo de A, então u sempre será o vetor nulo 5) Sejam u, v e w vetores em dimensão 3 e ortogonais entre si. Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmações abaixo: 2 A) u+v é ortogonal a w B) u-v é ortogonal a w C) Qualquer combinação de u e v será ortogonal a w D) u, v e w são linearmente independentes 6) Sejam v e w vetores do plano. Em qual situação o vetor w-v é perpendicular a v? 7) Utilize um produto interno apropriado e calcule o menor ângulo entre os vetores abaixo: A) B) C) 8) Classifique em Verdadeira ou Falsa: I) Seja D, uma matriz diagonal 2x2, com autovalores positivos,então define um produto interno em R2 II) Quaisquer que sejam u e v, vetores do Rn, e A, nxn, então 9) Defina um produto interno onde (1,0) e (1,1) façam um angulo menor que 45 graus. Existe algum produto interno onde (1,0) e (0,1) não são ortogonais? 10) O que representa, em R3, a equação x+y=0? A) Uma reta? B) Um plano? C) Um ponto? D) O conjunto vazio? 11) Represente por um sistema linear homogeneo o conjunto dos vetores no espaço tridimensional que são perpendiculares ao vetor (1,1,1). 12) Represente por um sistema linear o conjunto dos vetores no espaço tridimensional que são 3 vetores no espaço tridimensional que são perpendiculares aos vetores (1,2,3) e (3,2,1). 13) Represente por um sistema linear o conjunto das combinações lineares dos vetores (1,1,1) e (1,-1,1). 14) Escreva um conjunto de equações que representem o plano em que é ortogonal aos vetores (1,0,1,1) e (0,1,0,1). 15) Qual é o vetor na reta 3x-2y=0 mais próximo do vetor(1,1)? 16) Qual vetor é a reflexão do vetor (1,1) pela reta 2x+3y=0? 17) Qual o vetor no plano determinado pelos vetores (1,1,1) e (1,-1,1) é o mais próximo do vetor (1,2,3)? 18) Qual a reflexão do vetor (1,2,3) pelo plano x+y+z=0? 19) Seja A uma matriz mxn. A) Se m>n, então sempre existe um vetor m- dimensional que é ortogonal à imagem de A B) Se m<n, então sempre existe um vetor m- dimensional que é ortogonal à imagem de A C) Se m>n, então sempre existe um vetor n- dimensional que é ortogonal ao núcleo de A D) Se m<n, então sempre existe um vetor n- dimensional que é ortogonal ao núcleo de A 20) Seja Ax = b um sistema linear. Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmações abaixo: I) Se o sistema não possui solução, então, qualquer que seja o vetor x, os componentes do vetor u = Ax-b são sempre maiores que 1. II) Se o sistema não possui solução, então o vetor u = Ax-b pode ser tão pequeno quanto se queira, basta escolher o vetor x apropriado 4 21) Assinale abaixo o conjunto que é um espaço vetorial de dimensão 2: A) B) C) D) 22) V ou F: A) Existe uma transformação linear que leva a reta x+y=0 na reta x-y=0 B) Existe uma transformação linear que leva apenas a reta x-y=0 na reta x+y=0 C) Existe uma transformação linear que leva a reta x+y=0 na reta x+y=1 D) Existe uma transformação linear que leva a reta x+y=1 na reta x+y=0 23) Escreva uma transformação linear T que: A) leva o R2 na reta 2x-y=0 B) leva o R3 no plano x+y+z=0 C) N(T) = {x=y} e Im(T) = {x=-y} D) N(T) = {x+y+z=0} e Im(T) = {x=-z} 1 Lista P4 1) Seja S o sistema abaixo: A) S possui solução única, quaisquer que sejam os valores de a e b B) S possui solução única para certos valores de a e b C) S possui várias soluções para alguns valores de a e b D) S nunca tem solução, quaisquer que sejam os valores de a e b 2) Seja S o sistema abaixo, com a e b não-nulos: A) S possui solução única B) S possui solução única para certos valores de a e b C) S possui várias soluções para alguns valores de a e b D) S nunca tem solução, quaisquer que sejam os valores de a e b, não-nulos 3) Seja S o sistema . Assinale a matriz A tal que S tem solução apenas para alguns valores de a,b e c: A) B) C) D) 4) Calcule a solução geral dos sistemas abaixo. O que você pode afirmar sobre a dimensão dos conjuntos encontrados? 2 A) x-y+z=0 B) C) D) x-y+z=0 em 5)Seja A mxn: I) Se dim(N(A)) = 2 então Ax=b representa um plano em II) Se dim(N(A)) = 1 então Ax=b representa uma reta em 5) Qual a dimensão do núcleo das matrizes abaixo: A) B) C) D) 6) Qual a dimensão da imagem das matrizes abaixo: A) B) C) D) 7) Assinale a matriz que possui o núcleo de maior dimensão: A) B) C) D) 8) Sejam A e B matrizes quadradas. Classifique em Verdadeira ou Falsa: I) A união de N(A) com N(B) é um espaço vetorial II) A intersecção de N(A) com N(B) é um espaço vetorial III) N(AB) é um espaço vetorial IV) N(AB) = N(BA) 9) Assinale a matriz abaixo cujo núcleo representa um plano em : 3 A) B) C) 10) Qual a probabilidade de resolver o sistema sabendo que a e b podem tomar apenas os valores 1 ou 2? A) 1 B) 1/8 C) 1/6 D) 1/4 11) Qual a probabilidade de resolver o sistema sabendo que a, b e c podem tomar apenas os valores 1 ou 2? A) 1 B) 1/8 C) 1/6 D) 1/4 12) Qual a probabilidade de resolver o sistema sabendo que a e b podem tomar apenas os valores 1 ou 2? A) 1 B) 1/8 C) 1/6 D) 1/4 Coordenadas e Mudança de bases 1) Calcule as coordenadas do vetor na base indicada: A) v = (1,1) e B) v = (1,2,3) e C) e D) e 4 2) Dadas as coordenadas nas bases acima, encontre o vetor na base canônica apropriada: A) B) C) D) 3) Considere no plano cartesiano as bases , e . Calcule a matriz de mudança de base indicada: A) B) C) D) 4) Considere a transformação linear T(x,y) = (2x+y,x+3y) e seja v um vetor do plano cujas coordenadas na base são dadas pelo vetor- coluna . Assinale as coordenadas do vetor Tv na base canonica: A) B) C) D) 5) Considere a transformação linear T(x,y) = (2x,3y) e seja v um vetor do plano cujas coordenadas na base são dadas pelo vetor-coluna . Assinale as coordenadas do vetor Tv na base : A) B) C) D) 6) Utilize matrizes de mudanças de base e calcule a matriz na base canônica da projeção sobre a reta y=x 7) Calcule a matriz na base canônica da reflexão pela reta y=x 5 8) Calcule a matriz que a partir das coordenadas de um vetor v na base gera as coordenadas na mesma base do vetor w resultante da rotação de 90 graus de v no sentido anti-horário. Determinantes 1) Calcule o determinante das matrizes abaixo: A) B) C) D) 2) Classifique em Verdadeira ou Falsa: A) É possível calcular o determinante de qualquer matriz A mxn B) Se Det(A) = 0, então A é a matriz nula C) Seja B a matriz obtida multiplicando uma coluna de A por um número k, então det(B) = kdet(A) D) E) Det(AB) = Det(A) + Det(B) F) 3) Seja A uma matriz 4x4 tal que Det(A)=2 e B=2A. Assinale o valor de Det(B): A) 4 B) 8 C) 16 D) 32 6 4) Seja A uma matriz quadrada. Classifique em Verdadeira ou Falsa: I) Se o sistema Ax=b é indeterminado, então Det(A)=0 II) Se Det(A)=0, então o sistema Ax=b pode não ter solução 5) Seja A a matriz de reflexão por um plano de . Assinale o valor de Det(A): A)1 B)-1 C)0 D)2 6) Seja A uma matriz quadrada. Classifique em Verdadeira ou Falsa: I) Se A é uma matriz de rotação, então Det(A)=1 II) Se A é uma matriz de projeção, então Det(A)=0 III) Se A é uma matriz de reflexão, então Det(A)=-1 IV) Se A é uma matriz de cisalhamento, então Det(A)=0 7) A imagem do círculo unitário pela transformação T(x,y)=(2x-2y,3x+2y) é uma elipse. Calcule a área dessa elipse. Autovetores e Diagonalização 1) Seja A uma matriz mxn. Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmativas abaixo: A) Sejam u e v vetores distintos de . Então Au e Av são vetores distintos de . B) Sejam u e v vetores distintos de . Então u e v são vetores distintos de . C) Sejam u e v vetores distintos de . Então u e v são vetores distintos de . 2) Classifique em Verdadeira ou Falsa as afirmativas abaixo: A) Se A e B são injetivas, então A+B é injetiva. B) Se A e B são sobrejetivas, então A+B é 7 B) Se A e B são sobrejetivas, então A+B é sobrejetiva. C) Se A e B são injetivas, então e são sobrejetivas. D) Se A e B são sobrejetivas, então e são injetivas. 3) Escreva uma matriz não-diagonal tal que a sua inversa seja a sua transposta: A) No caso 2x2 B) No caso 3x3 C) No caso 4x4 4) Escreva uma matriz não-diagonal A cujos autovetores sejam ortogonais e tal que: A) A seja 2x2 e seus autovalores sejam 1 e -2 B) A seja 3x3 e seus autovalores sejam 1,2 e -1 C) A seja 3x3 e seus autovalores sejam 1 e -1 D) A seja 3x3 e não possua uma base de autovetores Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno Costa, Paulo Goldfeld e Cesar Niche Data: 15 de Setembro de 2015 Primeiro Teste 1. Calcule o resultado do produto de matrizesabaixo: [ 2 1 −1 −1 ] 21 22 23 11 12 13 21 22 23 11 12 13 51 41 51 4152 42 52 42 53 43 53 43 1 2 −1 −1 (a) 21× 41 + 22× 42 + 23× 43 (b) 21× 51 + 22× 52 + 23× 53 (c) 11× 51 + 12× 52 + 13× 53 (d) 11× 41 + 12× 42 + 13× 43 2. Resolva o sistema de equações abaixo e assinale o valor de z: 11x+ 9y + 11z = 24 13x+ 7y + 11z = 30 17x+ 7y + 11z = 38 (a) 1 (b) 4 (c) −2 (d) 5 3. Seja A uma matrix 3 × 2. Deseja-se construir uma matriz M de forma que o produto C = MA seja uma matriz 2× 2 satisfazendo: i. A primeira linha de C é igual à soma da primeira linha de A com a última linha de A; ii. A segunda linha de C é igual à diferença entre a primeira linha de A e a última linha de A; Qual a soma de todos os elementos da matriz M? (a) 2 (b) 3 (c) 1 (d) 0 4. A soma de dois números é igual a a e a diferença entre eles é igual a b. Assinale a alternativa correta sobre este problema: (a) Sempre tem uma única solução, quaisquer que sejam os valores de a e b (b) Sempre tem infinitas soluções, quaisquer que se- jam os valores de a e b (c) Pode não ter solução, dependendo dos valores de a e b (d) Pode ter uma solução, ou várias, dependendo dos valores de a e b 5. Considere as afirmativas abaixo e assinale a resposta correta: I - A matriz identidade é invertível II - A matriz nula é invertível (a) I é verdadeira e II é falsa (b) Ambas são verdadeiras (c) Ambas são falsas (d) II é verdadeira e I é falsa 6. (Questão Extra) Sejam Am×n e Mm×m duas matrizes e ~b um vetor de Rm. Sejam S o conjunto-solução de A~x = ~b e S′ o conjunto-solução de MA~x = M~b. (a) S ⊂ S′ quaisquer que sejam A, ~b e M . (b) S′ ⊂ S quaisquer que sejam A, ~b e M . (c) quaisquer que sejam A e ~b, S′ ⊂ S apenas se M é invertível. (d) quaisquer que sejam A e ~b, S ⊂ S′ apenas se M é invertível. Gabarito Pág. 1 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Anne, Bruno, Luiz Carlos, Milton, Mo- nique e Paulo Data: 20 de setembro de 2012 Primeiro Teste 1. Um sistema com mais equações do que variáveis pode ter uma solução única. (a) A afirmativa é verdadeira (b) A afirmativa é falsa (c) Não sei. 2. Existe uma única maneira de escrever a parametriza- ção de uma reta em R3 (a) A afirmativa é falsa (b) A afirmativa é verdadeira (c) Não sei. 3. O conjunto de vetores {(1, 1, 1), (1, 0, 1), (−1, 1,−1)} é linearmente independente (a) A afirmativa é verdadeira (b) A afirmativa é falsa (c) Não sei. 4. Considere os sistemas cujas matrizes aumentadas são: A = 1 2 −7 1 −2 3 2 0 1 −1 −2 7 e B = 1 0 0 2 2 0 0 4 0 1 0 3 (a) Os sistema A e B não possuem solução (b) Os sistemas A e B possuem infinitas soluções (c) O sistema A possui solução única e o sistema B não possui solução (d) O sistema A não possui solução e o sistema B possui infinitas soluções (e) Não sei. 5. Seja ax+by+cz = d uma equação cartesiana do plano que passa pelos pontos {(1, 0, 1), (0, 2, 0), (0, 1, 1)}. Podemos afirmar que o vetor (a, b, c) é paralelo a: (a) (1, 0,−1) (b) (1, 2, 1) (c) (1, 1, 1) (d) (1,−1, 0) (e) Não sei. 6. Seja a forma escalonada de A~x = ~b dada abaixo: [ A ~b ] ∼ 1 2 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 3 0 0 0 0 0 . Pode-se afirmar que A(−1, 1, 0, 3) = ~b ? (a) Não (b) Sim (c) Não sei. 7. Considere o seguinte sistema: x1 + x2 − 3x3 = 1 x1 + x2 + x3 = 5 2x1 + 2x2 − 2x3 = 6 O conjunto solução do sistema acima pode ser expresso por (a) {(2, 1, 1) + t(0,−1, 1)|t ∈ R} (b) {(4, 0, 1) + t(0,−1, 1)|t ∈ R} (c) {(4, 0, 1) + t(−1, 1, 0)|t ∈ R} (d) {(2, 1, 1) + t(−1, 1, 0)|t ∈ R} (e) Não sei. Nome: Teste 444, pág. 1 Gabarito Primeiro Teste Teste 444: 1A 2A 3B 4D 5C 6B 7C Segundo Teste Teste 344: 1D 2B 3D 4A 5A 6B 7A Terceiro Teste Teste 370: 1B 2B 3C 4A 5A 6D 7D Quarto Teste Teste 376: 1C 2D 3C 4D 5A 6A 7B Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno, Gregório, Luiz Carlos. Mário, Milton, Monique e Umberto Data: 11 de abril de 2013 Primeiro Teste 1. O sistema linear representado pela matriz aumentada −1 −1 −1 1 3 3 2 1 1 2 1 −1 4 5 3 0 possui solução única. A soma dos componentes do vetor solução é: (a) −1 (b) 1 (c) −2 (d) 0 2. Quantos vetores linearmente independentes o con- junto abaixo possui no total? {(1, 1, 0, 0), (0, 1, 2, 0), (0, 0, 1, 0), (1, 0, 1, 0)} (a) 3 (b) 2 (c) 1 (d) 4 3. Seja A uma matriz m× n. Se para todo b o sistema A x = b tem sempre mais do que uma solução, então (a) m < n (b) m > n (c) m = n (d) depende de m 4. Sejam ~v e ~w tais que ~v 6= ~w e ~v 6= ~0. Assinale a afirmativa FALSA: (a) O conjunto {~v, ~w} é sempre linearmente in- dependente. (b) O conjunto de vetores {~v, ~w,~v + ~w} é sempre linearmente dependente. (c) O conjunto {~0} é linearmente dependente. (d) O conjunto {~v} é sempre linearmente indepen- dente. 5. Seja A uma matriz m × n. Sobre o sistema linear A x = b, assinale a alternativa VERDADEIRA: (a) Tem mais de uma solução somente se as colunas de A forem linearmente depen- dentes (b) Tem mais de uma solução se as colunas de A forem linearmente dependentes (c) Tem uma única solução se as colunas de A forem linearmente independentes (d) Não tem solução se as colunas de A forem line- armente dependentes 6. Uma pessoa dispõe de 100 moedas de ouro para com- prar carneiros, bodes e porcos no total de 100 animais. Cada um custa 1 2 , 1 1 3 , 3 1 2 moedas de ouro, respecti- vamente. Sabendo que o número de porcos deve ser o mínimo possível, mas não pode ser 0, qual a soma de carneiros e bodes que ela poderá comprar? (a) 95 (b) 96 (c) 97 (d) 98 Gabarito Pág. 1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno, Cesar, Flavio, Luiz Carlos, Má- rio, Milton, Monique e Paulo Data: 3 de setembro de 2013 Primeiro Teste 1. Determine quantos vetores são linearmente independentes (LI) no conjunto abaixo, {[ 1 3 0 1 ] , [ 2 5 1 2 ] , [ 1 4 0 2 ] , [ −2 −6 −1 −3 ]} (a) 3 (b) 4 (c) 2 (d) 1 2. O vetor (ln(2), e, π) pode ser gerado por uma combi- nação linear dos vetores (1, 0, 0), (1, 1, 0), (1, 1, 1). A soma dos coeficientes desta combinação linear é: (a) ln(2) (b) e (c) π (d) ln(2) + e+ π 3. Considere os sistemas equivalentes Ax = b1 e Bx = b2,onde [B|b2] é a matriz obtida de [A|b1] após o escalonamento de A. Assinale a afirmativa FALSA: (a) O espaço gerado pelas colunas de A é igual ao espaço gerado pelas colunas de B (b) O espaço gerado pelas linhas de A é igual ao espaço gerado pelas linhas de B (c) O conjunto solução de Ax = 0 é igual ao de Bx = 0 (d) O conjunto solução de Ax = b1 é igual ao de Bx = b2 4. Considere o sistema linear representado pela matriz aumentada 0 −2 −1 1 3 3 2 1 1 2 1 −1 4 5 3 0 . A soma dos componentes do vetor solução é: (a) 2 (b) 4 (c) 3 (d) 1 5. Considere Ax = b, onde A é m × 2, e seja Gx = c a forma escalonada dessa equação. Sejam a1 e a2 as colunas de A e g1 e g2 as colunas de G. Assinale a afirmativa FALSA: (a) 〈a1,a2〉 = 〈g1,g2〉 (b) Se b = αa1 + βa2 então c = αg1 + βg2 (c) Se b 6∈ 〈a1,a2〉 então c 6∈ 〈g1,g2〉 (d) Se a1 = αa2 então g1 = αg2 6. O sistema linear 1 4 2 5 3 6 [ x y ] = v (a) Tem solução única dependendo de v (b) Tem solução única para todo v (c) Tem infinitas soluções dependendo de v (d) Tem infinitas soluções para todo v Gabarito Pág. 1 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno Costa, Luiz Carlos Guimarães, Mário de Oliveira, Milton Ramirez e Monique Car- mona Data: 26 de março de 2012 Primeiro Teste 1. Considere as afirmativas abaixo: I Se a matriz A, 3×2, tem duas linhas linearmente independentes, então o sistema linear Ax = b sempre tem solução, qualquer que seja o vetor b em R3. II Se a matriz A formada pelos coeficientes de um sistema linear Ax = b possui mais linhas do que colunas, então o sistema nuncatem solução, visto que o vetor b nem sempre pode ser representado como uma combinação linear das colunas de A. (a) Somente I é verdadeira. (b) Somente II é verdadeira. (c) Ambas são falsas. (d) Ambas são verdadeiras. (e) Não sei. 2. Qual ou quais dos conjuntos de vetores abaixo são linearmente independentes? I {(1,2,3,2),(2,1,2,1),(1,1,1,1),(0,-3,-2,-3)} II {(1,-1,2,2),(2,1,2,1),(1,1,-1,1),(2,1,3,1)} (a) Apenas II (b) Apenas I (c) Ambos (d) Nenhum (e) Não sei. 3. Três vetores coplanares em R3, v1 = a11 a21 a31 , v2 = a12 a22 a32 , v3 = a13 a23 a33 não podem gerar todo o es- paço R3 porque, dado o vetor b = b1 b2 b3 (a) A terceira coluna da matriz do sistema é combi- nação linear das duas primeiras. (b) o sistema a11 a12 a13 a21 a22 a23 a31 a32 a33 x1 x2 x3 = b1 b2 b3 pode ter mais do que uma solução. (c) o sistema a11 a12 a13 a21 a22 a23 a31 a32 a33 x1 x2 x3 = b1 b2 b3 pode não ter solução. (d) o vetor ~0 não é solução do sistema a11 a12 a13 a21 a22 a23 a31 a32 a33 x1 x2 x3 = b1 b2 b3 . (e) Não sei. 4. O sistema linear representado pela matriz aumentada 1 2 1 1 1 1 2 −3 1 0 −1 5 −1 1 2 −7 (a) admite uma única solução, cuja soma das coor- denadas é 3. (b) admite infinitas soluções. (c) não admite nenhuma solução. (d) admite uma única solução, cuja soma das coor- denadas é -5. (e) Não sei. 5. Considere as afirmativas: I Sejam ~u,~v e ~w três vetores não nulos em R4 que são vértices de um triângulo não degenerado. O espaco gerado por ~u,~v e ~w é um espaco de di- mensão 3. II O conjunto das soluções (x, y, z, w) da equação x+ y + z + w = 0 é um espaço de dimensão 3. (a) Apenas I é verdadeira (b) Ambas são verdadeiras. (c) Apenas II é verdadeira. (d) Ambas são falsas (e) Não sei. 6. O conjunto de todas as soluções do sistema linear x+ 2y − 4w = −1 z + 3w = 2 pode ser escrito como (a) {(−1, 0, 2, 0) + r(−2, 1, 0, 0) + s(4,−2, 0, 0), r, s ∈ R} (b) {(−1, 0, 2, 0) + r(−2, 1, 0, 0) + s(4, 0,−3, 1), r, s ∈ R} (c) {(−1, 0, 2, 0) + (−2, 1, 0, 0) + (4, 0,−3, 1)} (d) {(−1, 0, 2, 0), (−2, 1, 0, 0), (4,−2, 0, 0)} (e) Não sei. Nome: Teste 280, pág. 1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno Costa, Paulo Goldfeld e Cesar Niche Data: 29 de Setembro de 2015 Segundo Teste 1. Considere as afirmativas abaixo sobre os sistemas S : A~x = ~b e H: A~x = ~0 e assinale a resposta correta: I - Se H tem solução única, então S tem solução única II - Se H tem várias soluções, então S tem várias soluções (a) Ambas são falsas (b) Ambas são verdadeiras (c) I é verdadeira e II é falsa (d) I é falsa e II é verdadeira 2. Considere as afirmativas abaixo e assinale a resposta correta: I - {(1, 0), (0, 1)} e {(1, 1), (1,−1)} são bases de R2 II - {(1, 2, 3), (4, 5, 6), (7, 8, 9)} é uma base de R3 (a) I é verdadeira e II é falsa (b) Ambas são verdadeiras (c) Ambas são falsas (d) I é falsa e II é verdadeira 3. Quais das expressões abaixo representa a solução ge- ral da equação x− 2y + 3z = 3? (a) (5 + 2t− 3u, 1 + t, u),∀t, u ∈ R (b) (3− t− 2u, t+ 2u, t+ u),∀t, u ∈ R (c) (3− 3t+ 3u, 0, t− u),∀t, u ∈ R (d) (3, 0, 0) 4. Determine a dimensão do conjunto gerado pelos veto- res ( 1 2 −2 2 ) , ( 2 3 −5 6 ) , ( 2 3 −4 8 ) e ( 1 0 −3 10 ) : (a) 4 (b) 2 (c) 3 (d) 1 5. Seja P2 o espaço vetorial dos polinômios de grau me- nor ou igual a dois, com as operações de soma e pro- duto por um escalar usuais. Indique a opção correta. (a) B = {x2, x+ 1, x− 1} é base de P2. (b) B = {x2, x+ 1, 2x+ 2} é base de P2. (c) B = {x+ 1, x− 1, 1} é base de P2. (d) B = {x2 + 1, x2 − 1, 1} é base de P2. 6. (Questão Extra) Considere as seguintes afirmati- vas: I. O conjunto vazio não é base de nenhum subespaço de Rn II. Um subconjunto C de Rn é LI se nenhum de seus vetores pertence ao espaço gerado pelos demais (a) I é falsa e II é verdadeira (b) I é verdadeira e II é falsa (c) Ambas são verdadeiras (d) Ambas são falsas Gabarito Pág. 1 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Cesar, Flavio, Luiz Carlos, Ma- rio, Milton, Monique e Paulo Data: 17 de setembro de 2013 Segundo Teste 1. Considere o conjunto de vetores em R2 S = {(x, y), x ∈ R e y ∈ R}, com as operações de soma vetorial e multiplicação por escalar dadas por: (x1, y1) + (x2, y2) = (x1 + x2, y1 + y2 − 1), k(x, y) = (kx, ky). Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) A soma definida acima possui elemento neutro (b) (0, 0) 6∈ S (c) S é um subespaço vetorial de R2 (d) S é um espaço vetorial 2. Assinale a solução geral do sistema linear represen- tado pela matriz aumentada 1 3 1 1 0 1 3 1 0 0 0 0 (a) (6,−2, 1) + t(16,−6, 2) (b) (6,−2, 2) + t(16,−6, 2) (c) (−2, 1, 0) + t(8, 3, 0) + s(0, 0, 1) (d) (−2, 1, 0) 3. Assinale o conjunto que não é um subespaço vetorial de R3: (a) {(x, y, z) ∈ R3|y = 4x+ 2} (b) {(a, b, c) ∈ R3|4a+ 5b = 2c} (c) {(x, y, z) ∈ R3|y = 4x− 5z} (d) {(a, b, c) ∈ R3|b = 5c} 4. Sejam os vetores u = (2,−3, 2) e v = (−1, 2, 4) em R 3. A condição entre a, b, c para que (a, b, c) seja uma combinação linear de u e v é dada por: (a) 16a+ 10b− c = 0 (b) 2a− 3b+ 2c = 0 (c) a− b− 2c = 0 (d) 5a+ 3b+ c = 0 5. Seja S = {v1,v2, · · · ,vk} ⊂ R n e seja A = [ v1 v2 · · · vk ] a matriz cujas colunas são os vetores de S e seja B = v1 v2 · · · vk a matriz cujas linhas são os vetores de S. Considere as afirmativas: I Se S é um conjunto gerador de Rn então escalo- nando a matriz A não se obtém nenhuma linha de zeros. II Se S é um conjunto gerador de Rn então escalo- nando a matriz B não se obtém nenhuma linha de zeros. (a) A afirmativa I é verdadeira e II é falsa (b) A afirmativa I é verdadeira e II é verdadeira (c) A afirmativa I é falsa e II é falsa (d) A afirmativa I é falsa e II é verdadeira 6. Considere as seguintes bases de R3, α = {(1, 1, 1), (1, 1, 0), (1, 0, 0)} β = {(0, 0, 1), (1, 0, 1), (1, 1, 1)} Dado um vetor v ∈ R3 sejam [v]α e [v]β as coorde- nadas de v nas bases α e β respectivamente. Se [v]α = 1 1 1 calcule a soma das entradas de [v]β (a) 1 (b) 3 (c) −3 (d) −4 7. Considere as afirmativas: I O espaço vetorial U = 〈 x2 + 1, x+ 1, x2 + x+ 1 〉 possui dimensão 3. II O espaço vetorial V = 〈[ 1 1 1 1 ] , [ 1 0 0 1 ] , [ 0 1 1 0 ] , [ 1 0 1 1 ]〉 possui dimensão 4. (a) A afirmativa I é verdadeira e a afirmativa II é falsa (b) A afirmativa I é verdadeira e a afirmativa II é verdadeira (c) A afirmativa I é falsa e a afirmativa II é falsa (d) A afirmativa I é falsa e a afirmativa II é verda- deira Gabarito Pág. 1 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Anne, Bruno, Luiz Carlos, Milton, Mo- nique Data: 9 de outubro de 2012 Segundo Teste 1. Qual a dimensão do espaço gerado pelos vetores de R 4 abaixo? {(1, 1, 0, 0), (0, 1, 2, 0), (0, 0, 1, 0), (1, 0, 1, 0)} (a) 4 (b) 2 (c) 1 (d) 3 (e) Não sei. 2. Os vetores {(1, 1, 1), (1, 0, 1)} formam uma base para o subespaço das soluções da equação x+ y − z = 0 (a) A afirmativa é verdadeira. (b) A afirmativa é falsa. (c) Não sei. 3. Suponha que a forma escalonada de A~x = ~b é a dada abaixo: [ A ~b ] ∼ 1 2 1 0 1 0 1 2 0 0 0 0 0 1 3 0 0 0 0 0 . Pode-se afirmar que (a) A(−1, 1, 0, 3) = ~b (b) A(1, 0, 3, 0) = ~0 (c) A(1, 0, 3, 0) = ~b (d) A(−4, 4,−2, 6) = 2~b (e) Não sei. 4. Considere a, b, c tais que (179, 373, 51, 41) = a(11, 13, 0, 1)+b(13, 11, 17, 7)+c(17, 7, 17, 7). Pode-se afirmar que a soma a+ b+ c é igual a (a) 23 (b) 21 (c) 19 (d) 17 (e) Não sei. 5. A dimensão do núcleo de uma matriz M é sempre maior do que zero se: (a) M tem mais colunas do que linhas. (b) M tem mais linhas do que colunas. (c) M tem o mesmo número de linhas e colunas. (d) As colunas de M formam um conjunto linear- mente independente.(e) Não sei. 6. Se os vetores ~u,~v, ~w são linearmente independentes, então os vetores ~u − ~v,~v − ~w, ~w + ~u são linearmente independentes. (a) A afirmativa é falsa. (b) A afirmativa é verdadeira. (c) Não sei. 7. Se os vetores ~u,~v, ~w são linearmente independentes, então os vetores ~u − ~v,~v − ~w, ~w − ~u são linearmente independentes. (a) A afirmativa é falsa. (b) A afirmativa é verdadeira. (c) Não sei. Nome: Teste 344, pág. 1 Gabarito Primeiro Teste Teste 444: 1A 2A 3B 4D 5C 6B 7C Segundo Teste Teste 344: 1D 2B 3D 4A 5A 6B 7A Terceiro Teste Teste 370: 1B 2B 3C 4A 5A 6D 7D Quarto Teste Teste 376: 1C 2D 3C 4D 5A 6A 7B UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Gregório, Luiz Carlos, Mario, Milton, Monique e Umberto Data: 30 de abril de 2013 Segundo Teste 1. Considere o conjunto S = { (x, y) ∈ R2, x ∈ R e y = 1 } , com as operações de soma vetorial e multiplicação por escalar dadas por: (x1, y1) + (x2, y2) = (x1 + x2, y1 + y2 2 ), k(x, y) = (kx, y). Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) S é um espaço vetorial (b) (0, 0) ∈ S (c) S é um subespaço vetorial de R2 (d) {(0, 1), (1, 1)} é um conjunto LI em S 2. Considere a, b, c tais que (179, 373, 51, 41) = a(11, 13, 0, 1)+b(13, 11, 17, 7)+c(17, 7, 17, 7). Pode-se afirmar que a soma a+ b+ c é igual a (a) 23 (b) 17 (c) 21 (d) 19 3. Quais das afirmações abaixo são FALSAS? I. Um sistema com o mesmo número de equações e de variáveis pode possuir infinitas soluções. II. Um sistema com mais equações do que variáveis pode ter uma solução única. III. Um sistema com mais variáveis do que equações nunca tem solução única. IV. Um sistema com mais variáveis do que equações pode não ter solução. V. Um sistema com mais equações do que variáveis sempre possui solução. (a) (V) (b) (I) (c) (II ) e (III) (d) (I), (II) e(IV) 4. Determine quantos vetores são linearmente indepen- dentes no conjunto abaixo, {[1,−2, 0,−1], [1,−4, 2,−1], [2,−2,−1,−3], [−1, 2,−2, 3]} (a) 3 (b) 4 (c) 2 (d) 1 5. Assinale a solução geral do sistema linear represen- tado pela matriz aumentada 1 3 2 1 0 1 2 1 0 0 0 0 (a) (2,−1, 1) + t(8,−4, 2) (b) (2,−1, 2) + t(8,−4, 2) (c) (−2, 1, 0) + t(4, 2, 0) + s(0, 0, 1) (d) (−2, 1, 0) 6. Assinale o conjunto que é um subespaço vetorial de R 3: (a) {(x, y, z) ∈ R3|y = 4x− 4z} (b) {(x, y, z) ∈ R3|y = 4x+ 1} (c) {(a, b, c) ∈ R3|4a+ 4b = 8c+ 2} (d) {(a, b, c) ∈ R3|b = 4c+ 3} Gabarito Pág. 1 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Anne, Bruno, Luiz Carlos, Milton e Monique Data: 30 de outubro de 2012 Terceiro Teste 1. Considere a transformação linear T : R3 → R3 de- finida por T (x, y, z) = (3 y + x, 3 z + 2x,−2 z − x). Então, (a) dim(Nuc(T )) = 3 e dim(Im(T )) = 3. (b) dim(Nuc(T )) = 0 e dim(Im(T )) = 3. (c) dim(Nuc(T )) = 1 e dim(Im(T )) = 3. (d) dim(Nuc(T )) = 0 e dim(Im(T )) = 2. (e) Não sei. 2. Assinale a alternativa correta: (a) Toda transformação linear T : R2 → R3 que é injetiva é sobrejetiva. (b) Toda transformação linear T : R5 → R4 com dim(Nuc(T )) = 1 é sobrejetiva. (c) Existe uma transformação linear T : R3 → R7 tal que dim(Nuc(T )) = dim(Im(T )). (d) Existe uma transformação linear T : R3 → R2 que é injetiva. (e) Não sei. 3. O sistema linear A~x = ~b, A = 1 2 3 0 1 5 1 1 −2 1 0 −6 e ~b = 0 −3 3 5 , possui solução única, cuja soma das entradas é (a) 2 (b) 1 (c) 0 (d) −1 (e) Não sei. 4. Assinale a transformação linear de T : R3 → R4 cujo núcleo é dado pela solução do sistema { y − z = 0 e cuja imagem é dada pela solução de x− w = 0 y = 0 z = 0 (a) T (x, y, z) = (−y + z, 0, 0,−y + z) (b) T (x, y, z) = (0,−x+ z,−x+ z, 0) (c) T (x, y, z) = (x− y + z, 0, 0, x− y + z) (d) T (x, y, z) = (x− y, 0, 0,−y + z) (e) Não sei. 5. Seja A a matriz que representa a projeção ortogonal de R2 na reta {(x, y) ∈ R2|(x, y) = t(1, 0), t ∈ R2} seguida pela rotação de π/4 radianos no sentido anti- horário. A soma dos elementos da diagonal de A é (a) √ 2/2 (b) − √ 2 (c) − √ 2/2 (d) √ 2 (e) Não sei. 6. Assinale a alternativa FALSA. (a) Um sistema linear homogêneo tem pelo menos uma solução. (b) Um sistema linear com mais equações do que incógnitas pode possuir solução única. (c) Um sistema linear com mais equações do que incógnitas pode não ter solução. (d) Um sistema linear pode ter apenas duas solu- ções. (e) Não sei. 7. Seja A = 2 2 1 2 1 1 1 2 1 A soma dos elementos da diagonal da matriz inversa é (a) 0 (b) 1 (c) 3 (d) 2 (e) Não sei. Nome: Teste 370, pág. 1 Gabarito Primeiro Teste Teste 444: 1A 2A 3B 4D 5C 6B 7C Segundo Teste Teste 344: 1D 2B 3D 4A 5A 6B 7A Terceiro Teste Teste 370: 1B 2B 3C 4A 5A 6D 7D Quarto Teste Teste 376: 1C 2D 3C 4D 5A 6A 7B Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno Costa, Paulo Goldfeld e Cesar Niche Data: 5 de Novembro de 2015 Quarto Teste 1. Seja H = span {(1, 2, 3, 4), (4, 3, 2, 1), (1, 1, 1, 1)}. Qual dos sistemas lineares abaixo tem conjunto- solução igual a H? (a) [ 1 −2 1 0 2 −3 0 1 ] ~x = ~0 (b) 1 2 3 44 3 2 1 1 1 1 1 ~x = ~0 (c) [ 3 −5 1 1 ] ~x = ~0 (d) [ 1 1 1 1 ] ~x = ~0 2. Seja H = span {(1, 2, 3, 4), (4, 3, 2, 1), (1, 1, 1, 1)}. Qual dos sistemas lineares abaixo tem conjunto- solução igual a H⊥ (o complemento ortogonal de H)? (a) 1 2 3 44 3 2 1 1 1 1 1 ~x = ~0 (b) [ 1 −2 1 0 2 −3 0 1 ] ~x = ~0 (c) [ 3 −5 1 1 ] ~x = ~0 (d) [ 1 1 1 1 ] ~x = ~0 3. Seja P2 o espaço dos polinômios da forma p(x) = ax2 + bx+ c. Considerando-se o produto interno 〈p, q〉 = p(−1)q(−1) + p(0)q(0) + p(1)q(1), o ângulo entre os polinômios p(x) = x2 e q(x) = −x2 + x+ 4 é: (a) π/4 (b) 0 (c) π/2 (d) π/6 4. SejaA = 1 2 31 3 3 1 2 4 1 0 00 −1 0 0 0 2 1 2 31 3 3 1 2 4 −1. Então: (a) A10 = −3068 0 3069−3069 1 3069 −4092 0 4093 (b) A10 = 1 2 31 3 3 1 2 4 10 1 0 00 −1 0 0 0 2 10 1 2 31 3 3 1 2 4 −10. (c) A10 = 1 0 00 1 0 0 0 1024 (d) Os autovalores de A10 são 1, −1 e 2. 5. Considere o hiperplano H = span {(1, 1, 1, 1), (1, 2, 1, 1, ), (1, 1, 0, 1)} ⊂ R4. O vetor de H o mais próximo possível do vetor (9,−3, 1, 7) é: (a) (8,−3, 1, 8) (b) (9,−3, 1, 8) (c) (9,−2, 1, 9) (d) (7,−4, 1, 7) Gabarito Pág. 1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Anne, Bruno, Luiz Carlos, Milton e Monique Data: 22 de novembro de 2012 Quarto Teste 1. Seja T : Rn → Rn uma transformação linear e λ ∈ R. Assinale a alternativa FALSA: (a) Se λ é um autovalor associado a T então dim(Nuc(T − λI)) > 0. (b) Se det(T − λI) = 0 então λ é um autovalor de A. (c) ~0 é um autovetor de T. (d) Se Tv = λv e v 6= ~0 então v é um autovetor de T associado ao autovalor λ. (e) Não sei. 2. O determinante da matriz A = 1 2 1 4 0 1 0 0 10 11 0 1 12 13 0 2 é (a) −28 (b) −38 (c) −18 (d) −8 (e) Não sei. 3. Seja A = 3 0 0 −1 4 0 −15 −5 −1 . Sabendo-se que o ve- tor (1, a, b) é um autovetor associado ao autovalor 3, determine os valores de a e b. (a) a = −1, b = 5 (b) a = −1, b = −5 (c) a = 1, b = −5 (d) a = 1, b = 5 (e) Não sei. 4. O espaço gerado pelas colunas de uma matriz A 5 x 3 tem dimensão 2. O conjunto solução de Ax = 0 e o conjunto solução de ATx = 0 têm dimensão (a) 1 e 2 respectivamente (b) 2 e 3 respectivamente (c) 2 e 1 respectivamente (d) 1 e 3 respectivamente (e) Não sei. 5. Seja A = −1 0 0 0 32 − 3 2 0 − 32 3 2 . Os autovalores da ma- triz A são (a) 3, 0,−1 (b) −5, 0,−1 (c) 1, 3,−5 (d) 3,−1,−5 (e) Não sei. 6. Assinale a afirmativa Falsa (a) {~v = (v1, v2, v3) ∈ R 3|v1v2 = 0} é um subespaço vetorial. (b) O conjunto de todas as combinações lineares dos vetores {(1, 0, 1), (1, 1, 1)} é um subespaço veto- rial. (c) O conjunto dasmatrizes 2 x 2 inversíveis não é subespaço vetorial. (d) {~v = (v1, v2, v3) ∈ R 3|v1 + v2 + v3 = 0} é um subespaço vetorial. (e) Não sei. 7. Seja A uma matriz n × n. Assinale a alternativa FALSA: (a) Se detA 6= 0 então dim(Nuc(A)) = 0. (b) Se detA = 0 então A é invertível. (c) Se detA 6= 0 então A é invertível e det(A−1) = 1 det(A) . (d) Se detA = 0 então o sistema Ax = 0 possui infinitas soluções. (e) Não sei. Nome: Teste 376, pág. 1 Gabarito Primeiro Teste Teste 444: 1A 2A 3B 4D 5C 6B 7C Segundo Teste Teste 344: 1D 2B 3D 4A 5A 6B 7A Terceiro Teste Teste 370: 1B 2B 3C 4A 5A 6D 7D Quarto Teste Teste 376: 1C 2D 3C 4D 5A 6A 7B UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Luiz Carlos, Mário, Milton, Mo- nique e Paulo Data: 18 de abril de 2012 Primeira Prova 1. Considere o sistema linear Ax = b. Se b pertence ao espaço gerado pelas colunas da matriz A, então podemos afirmar que: (a) O sistema linear tem solução. (b) Não podemos afirmar nada. (c) O sistema linear é impossível. (d) O sistema linear tem solução única. (e) Não sei. 2. Considere as afirmativas abaixo, onde S = {(x, y, z, w)|x+ 2y + 3w = 0 e 2x− y = 0}. I. S não é um subespaço de R4. II. S contém um conjunto com três vetores linear- mente independentes. III. S contém um conjunto com dois vetores linear- mente independentes. IV. S é a interseção de dois subespaços de dimensão três de R4. V. S tem, no máximo, 2 elementos. (a) As afirmativas (I ) e (III) estão corretas. (b) As afirmativas (II ) e (V) estão corretas. (c) As afirmativas (III) e (IV) estão corretas. (d) As afirmativas (I) e (IV) estão corretas. (e) Não sei. 3. Considere o seguinte sistema de equações { x+ 2y − z = 2 2x+ 3y + z = 3. Pretende-se acrescentar ao sistema linear a equação ax+ by + cz = d, sem mudar o conjunto solução contido em R3. Para isto basta: (a) (a, b, c, d) ∈ 〈(1, 2,−1, 2), (2, 3, 1, 3)〉. (b) Qualquer equação que seja acrescentada mudará a solução do sistema linear. (c) (a, b, c) ∈ 〈(1, 2,−1), (2, 3, 1)〉. (d) (a, b, c, d) /∈ 〈(1, 2,−1, 2), (2, 3, 1, 3)〉. (e) Não sei. 4. O sistema linear representado pela matriz aumentada 0 2 2 2 −1 2 1 3 1 0 1 −1 −1 0 1 3 possui solução única, cuja soma das entradas é (a) 0 (b) 1 (c) -1 (d) -2 (e) Não sei. 5. Decida quais das afirmativas abaixo são verdadeiras. I. O conjunto de vetores {(1, 2,−1) , (2,−1, 1) , (0, 1, 1)} é linearmente independente. II. O conjunto de vetores {(1, 2,−1, 2) , (2,−1, 1, 5) , (0, 1, 1, 3) , (1, 1, 0, 3)} é linearmente independente. . (a) A afirmativa (I) é falsa e (II) é falsa. (b) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é falsa. (c) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é verdadeira. (d) A afirmativa (I) é falsa e (II) é verdadeira. (e) Não sei. 6. Seja V um espaço vetorial de dimensão 5, e seja S um subconjunto de V que é linearmente independente. Então S (a) Deve ter exatamente cinco elementos. (b) Pode ter, no máximo, cinco elementos. (c) Deve ser uma base para V . (d) Deve ter pelo menos cinco elementos. (e) Não sei. 7. Seja V um espaço vetorial, U e W subespaços veto- rias de V . Considere as afirmações: I. U ∩W = {~v |~v ∈ U e ~v ∈W} é subspaço veto- rial de V. II. U ∪W = {~v |~v ∈ U ou ~v ∈W} é subspaço ve- torial de V. III. U + W = {~u+ ~w | ~u ∈ U, ~w ∈W} é subspaço vetorial de V. (a) As afirmativas (II) e (III) são verdadeiras. (b) As afirmativas (I) e (II) são verdadeiras. (c) As afirmativas (II) e (III) são falsas. (d) As afirmativas (I) e (III) são verdadeiras. (e) Não sei. Nome: Teste 478, pág. 1 8. Sejam V um espaço vetorial, H ⊂ V um subespaço vetorial de V . Quais das seguintes afirmativas são verdadeiras? I. Se β é base de V então podemos garantir que β ∩H é base de H. II. Se γ é base de H e ~v ∈ V é tal que ~v /∈ H, então γ ∪ {~v} é linearmente independente. (a) A afirmativa (II) é verdadeira. (b) As afirmativas (I) e (II) são verdadeiras. (c) A afirmativa (I) é verdadeira. (d) Nenhumas das duas afirmativas são verdadeiras. (e) Não sei. 9. Assinale a alternativa correta: (a) As matrizes A e B = A+A sempre têm número de colunas LI iguais. (b) Se a matriz A tem mais linhas do que colunas então as suas colunas são linearmente indepen- dentes. (c) Se tanto as linhas quanto as colunas de uma ma- triz são linearmente dependentes, então essa ma- triz não é quadrada. (d) Pode existir uma matriz não quadrada tal que tanto suas linhas quanto suas colunas são line- armente independentes. (e) Não sei. 10. Seja W um subespaço de um espaço vetorial V e seja S = {~v1, ~v2, · · · , ~vk} um subconjunto de V que gera o subespaço W . Considere as afirmativas I. Cada vetor em W tem exatamente uma repre- sentação como combinação linear de vetores de S. II. Para cada vetor ~u ∈ W o conjunto de vetores {~u, ~v1, ~v2, · · · , ~vk} é linearmente dependente. (a) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é falsa. (b) As afirmativas (I) e (II) são falsas. (c) As afirmativas (I) e (II) são verdadeiras. (d) A afirmativa (I) é falsa e (II) é verdadeira. (e) Não sei. 11. Qual a dimensão do subespaço vetorial H ⊂ R5 dos vetores da forma ~v = (x−y+z, 2x+y+8z,−x−3z, 2y+4z, x+y+5z) (a) 3 (b) 2 (c) 4 (d) 1 (e) Não sei. 12. Seja P2 o espaço dos polinômios de grau menor ou igual a 2 e W = {p ∈ P2|p(2) = 0} um subespaço de P2. A dimensão de W é: (a) 2 (b) 1 (c) 3 (d) 0 (e) Não sei. 13. Decida quais das afirmativas abaixo são verdadeiras. I. [ 2 2 2 3 ] é combinação linear das matrizes [ 0 1 0 0 ] , [ 1 0 1 1 ] e [ 1 1 0 −1 ] . II. O conjunto de matrizes {[ 1 1 1 0 ] , [ 0 1 1 0 ] , [ −1 0 0 1 ] , [ 0 −2 −2 −1 ]} é linearmente independente. (a) As afirmativas (I) e (II) são falsas. (b) A afirmativa (I) é falsa e (II) é verdadeira. (c) A afirmativa (II) é falsa e (I) é verdadeira. (d) As afirmativas (I) e (II) são verdadeiras. (e) Não sei. 14. Dizer que o conjunto de vetores {~v1, ~v2, · · · , ~vn} é li- nearmente independente é o mesmo que dizer que: (a) α1~v1 + α2~v2 + · · ·+ αn~vn = 0, então α1 = α2 = · · · = αn = 0. (b) α1~v1 + α2~v2 + · · · + αn~vn = 0, para todo α1, . . . , αn ∈ R (c) ~vi não é múltiplo de ~vk se i 6= k (d) Se α1 = α2 = · · · = αn = 0, então α1~v1+α2~v2+ · · ·+ αn~vn = 0 (e) Não sei. 15. Seja V um espaço vetorial de dimensão 5, e seja S um subconjunto de V que gera V . Então S (a) Pode ter, no máximo, cinco elementos. (b) Deve ser linearmente independente. (c) Deve ser composto de pelo menos cinco elemen- tos. (d) Deve ser linearmente dependente. (e) Não sei. Nome: Teste 478, pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Anne, Bruno, Luiz Carlos, Milton, Mo- nique e Umberto Data: 31 de outubro de 2012 Primeira Prova 1. Seja A = 2 1 0 1 1 0 1 1 1 A soma dos elementos da diagonal da matriz inversa é: (a) 2 (b) 5 (c) 4 (d) 3 (e) Não sei. 2. A projeção ortogonal do vetor (1, 2) sobre a reta cuja direção é dada pelo vetor (2, 1) é: (a) ( 8 5 , 4 5 ) (b) ( 4 3 , 2 3 ) (c) ( √ 5 5 , 2 √ 5 5 ) (d) ( 2 √ 5 5 , √ 5 5 ) (e) Não sei. 3. Considere o seguinte sistema linear: x1 + x2 + x3 + x4 + x5 + x6 = 33 x2 − x3 + x4 − 179x5 + 23x6 = −1 x3 + 179x4 = 6 27x4 − x5 + x6 = 0 −x5 + 20x6 = 198 −5x6 = 79. Assinale a alternativa correta: (a) O vetor nulo é solução do sistema. (b) O sistema possui infinitas soluções. (c) O sistema possui solução única. (d) O sistema não possui solução. (e) Não sei. 4. Seja P4 o espaço dos polinômios de grau menor ou igual a 4. A dimensão de P4 é: (a) 4 (b) 6 (c) 5 (d) 7 (e) Não sei. 5. O sistema linear representado pela matriz aumentada 2 2 1 1 3 3 2 1 1 2 1 −1 4 5 3 0 possui solução única. A soma dos componentes do vetor solução é: (a) 1 (b) 2 (c) −1 (d) 0 (e) Não sei. 6. Seja T uma transformação linear de Rn em Rm. As- sinale a afirmativa Falsa: (a) Se m > n, T pode ser sobrejetiva.(b) Se m = n, T pode ser bijetiva. (c) Se m < n, T nunca é injetiva. (d) Se m 6= n, T pode ser injetiva. (e) Não sei. 7. Seja T : R2 → R3 uma transformação linear. Sabendo que T (2, 0) = (0, 0, 4) e T (1, 2) = (0, 0, 4) assinale a afirmativa FALSA: (a) T (3, 2) = (0, 0, 4). (b) T não é injetiva. (c) T (x, y) = (0, 0, 2x+ y), para todo (x, y) ∈ R2. (d) T não é sobrejetiva. (e) Não sei. 8. Assinale a afirmativa Verdadeira: (a) A união de dois conjuntos linearmente indepen- dentes é linearmente independente. (b) Todo subconjunto de um conjunto linearmente dependente é linearmente dependente. (c) Todo subconjunto de um conjunto linearmente independente é linearmente independente. (d) A interseção de dois conjuntos linearmente inde- pendentes pode ser linearmente dependente. (e) Não sei. 9. Seja A uma matriz 4 × 4 tal que sua inversa é dada por 2 0 1 −1 0 2 5 −2 1 −1 2 −3 0 0 1 0 Então, a única solução do sistema linear Ax = b, onde b = (0, 1,−1, 0), é dada por (a) x = (−3,−1, 0, 2) (b) x = (0, 0, 0, 0) (c) x = (−1,−3,−3,−1) (d) x = (0, 1,−1, 0) (e) Não sei. Nome: Teste 418, pág. 1 10. Quantas colunas linearmente independentes tem a matriz A = 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3 5 7 9 11 13 15 17 19 5 8 11 14 17 20 23 26 29 (a) 2 (b) 5 (c) 3 (d) 4 (e) Não sei. 11. Considere a transformação linear T : R3 → R5 defi- nida por T (x, y, z) = (x,−y+ z, 2x, z, z+ y). A única matriz A que representa essa transformação, ou seja, tal que T (~v) = A~v, é dada por (a) 1 0 2 0 0 0 −1 0 0 1 0 1 0 1 1 . (b) 1 0 0 −1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 . (c) 1 −1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 . (d) 1 0 0 0 −1 1 2 0 0 0 0 1 0 1 1 . (e) Não sei. 12. Considere o seguinte sistema linear: x1 − 3x2 + 3x3 = 0 −3x1 + 5x2 − x3 = 0 x1 − 2x2 + x3 = 0 A dimensão do conjunto solução desse sistema linear é: (a) 0 (b) 2 (c) 3 (d) 1 (e) Não sei. 13. Sejam ~v e ~w tais que ~v 6= ~w e ~v 6= ~0. Assinale a afirmativa FALSA: (a) O conjunto {~v, ~w} é sempre linearmente inde- pendente. (b) O conjunto de vetores {~v, ~w,~v + ~w} é sempre linearmente dependente. (c) O conjunto {~0} é linearmente dependente. (d) O conjunto {~v} é sempre linearmente indepen- dente. (e) Não sei. 14. Seja T : R4 → R5 uma transformação linear injetiva. Pode-se afirmar que a dimensão de ImT é igual a: (a) 4 (b) 1 (c) 0 (d) 5 (e) Não sei. 15. Seja T : R2 → R2 a transformação linear definida por T (x, y) = (2x, 3y). Pode-se afirmar que: (a) A inversa de T existe e é dada por T−1(x, y) = (−2x,−3y). (b) A inversa de T existe e é dada por T−1(x, y) = (x/2, y/3). (c) T não possui inversa. (d) A inversa de T existe e é dada por T−1(x, y) = (3x, 2y). (e) Não sei. 16. Seja V o espaço gerado pelos vetores ~v1, ~v2, ~v3 e ~v um elemento qualquer de V . Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) O conjunto {~v1, ~v2, ~v3, ~v} não é um conjunto ge- rador de V . (b) Existe a, b, c ∈ R tal que ~v = a~v1 + b~v2 + c~v3. (c) O conjunto {~v1, ~v2} não pode gerar V . (d) O conjunto {~v1, ~v2, ~v3} é uma base de V . (e) Não sei. Nome: Teste 418, pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Gregório, Luiz Carlos, Mario, Milton, Monique e Umberto Data: 15 de maio de 2013 Primeira Prova 1. Os valores de (a, b, c) de forma que o sistema linear1 2 34 5 6 7 8 9 xy z = ab c tenha pelo menos uma solu- ção satisfazem a equação: (a) a− 2b+ c = 0 (b) a− 2b+ c 6= 0 (c) 2a− b+ c = 0 (d) a− b+ 2c = 0 2. Podemos afirmar que a solução do sistema linear 1 2 3 4 0 5 6 7 0 5 6 7 0 0 0 0 x y z w = 0 0 0 0 (a) É um plano que passa pela origem (b) É uma reta que passa pela origem (c) É um plano que não passa pela origem (d) É uma reta que não passa pela origem 3. Considere o conjunto de vetores V = { (x, y) ∈ R2|y = x2 } , com as operações de soma vetorial e multiplicação por escalar dadas por: (x1, y1) + (x2, y2) = (x1 + x2, (x1 + x2) 2), k(x, y) = (kx, k2x2). Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) V é um espaço vetorial, mas não é um su- bespaço de R2 (b) A soma não possui elemento neutro (c) V é um subespaço vetorial de R2 (d) A soma não é associativa 4. Seja n um número natural ímpar e seja Pn = {p | p é polinômio de grau ≤ n} . Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) S = {p ∈ Pn | p(1) = 0} possui sempre di- mensão ímpar (b) Pn possui sempre dimensão ímpar (c) S = {p ∈ Pn | p(1) = 0 e p(2) = 0} possui sempre dimensão ímpar (d) S = {p ∈ Pn | p(1) = 0, p(2) = 0 e p(3) = 0} pos- sui sempre dimensão ímpar 5. Assinale o polinômio que não pertence ao espaço W = 〈 x3 + x2 + 2x+ 6, 2x2 + 2x+ 6, 2x2 + 3x+ 9 〉 (a) x+ 6 (b) x3 − x2 (c) x+ 3 (d) 3x2 + 4x+ 12 6. Considere os sistemas equivalentes Ax = b1 e Bx = b2,onde [B|b2] é a matriz obtida de [A|b1] após o escalonamento. Assinale a afirmativa FALSA: (a) O espaço gerado pelas colunas de A é igual ao espaço gerado pelas colunas de B (b) O espaço gerado pelas linhas de A é igual ao espaço gerado pelas linhas de B (c) O conjunto solução de Ax = 0 é igual ao de Bx = 0 (d) O conjunto solução de Ax = b1 é igual ao de Bx = b2 7. O sistema linear representado pela matriz aumentada −1 −1 −1 1 3 3 2 1 1 2 1 −1 4 5 3 0 possui solução única. A soma dos componentes do vetor solução é: (a) −1 (b) 1 (c) 0 (d) −2 8. Considere o sistema Ax = b e sejam respectivamente p e q os números de colunas linearmente independen- tes (LI) de A e da matriz aumentada [A|b]. Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) Se p < q então o sistema não tem solução (b) Se p < q então o sistema possui infinitas soluções (c) Se p = q então o sistema não tem solução (d) Se p = q então o sistema tem solução única 9. Seja W um espaço vetorial de dimensão 4 e sejam U eV subespaços de W tais que U ∩ V = 0. Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) U e V podem ambos ter dimensão 2 (b) U e V devem ambos ter dimensão 2 (c) U e V podem ambos ter dimensão 3 (d) U e V devem ambos ter dimensão estritamente menor que 4 Gabarito Pág. 1 10. Determine quantos vetores são linearmente indepen- dentes (LI) no conjunto abaixo, {[1,−2, 0,−2], [3,−7, 1,−6], [1,−1, 0,−3], [−3, 6,−1, 7]} (a) 3 (b) 4 (c) 2 (d) 1 11. Assinale o conjunto que NÃO É um subespaço veto- rial: (a) O conjunto das matrizes reais 2 × 2 cujo elemento da primeira linha e da segunda coluna de A é igual a 1 (b) O espaço gerado pelas colunas de uma matriz real Am×n (c) O conjunto das matrizes 2×2 triangulares supe- riores (d) O conjunto das matrizesXp×1, tais queAX = 0, onde A é uma matriz m× p dada 12. O que NÃO podemos afirmar sobre o escalonamento de matrizes reais: (a) Se duas matrizes A e B têm a mesma ma- triz na forma escalonada, então necessari- amente A = B (b) Ao escalonar uma matriz m × n, com m > n, sempre vamos obter pelo menos m − n linhas nulas (c) Na forma escalonada de uma matriz qualquer, o número de colunas linearmente independentes (LI) é igual ao de linhas linearmente indepen- dentes (LI) (d) As linhas não nulas da forma escalonada de uma matriz formam um conjunto linearmente inde- pendente (LI) 13. O que NÃO É verdadeiro para subespaços W de um espaço vetorial V ? (a) Se S = {v1, ...,vn} é uma base de V , então S sempre conterá uma base para W (b) Qualquer combinação linear de n vetores de W também é um vetor de W (c) dim(V ) ≥ dim(W ) (d) O espaço gerado por W é igual a W 14. Suponha que a matriz A6×8 e o vetor b ∈ R6 são tais que a solução geral de Ax = b tem duas variáveis livres. Se b 6= c ∈ R6 podemos afirmar que: (a) A solução geral de Ax = c sempre tem duas variáveis livres. (b) A solução geral de Ax = c pode ter apenas uma variável livre. (c) Ax = c pode não ter solução. (d) Ax = c pode ter uma única solução. 15. Considere Ax = b, onde A é m× 2, e seja Gx = c a forma escalonada. Sejam a1 e a2 as colunas de A e g1 e g2 as colunasde G. Assinale a afirmativa FALSA: (a) 〈a1,a2〉 = 〈g1,g2〉 (b) Se b = αa1 + βa2 então c = αg1 + βg2 (c) Se b 6∈ 〈a1,a2〉 então c 6∈ 〈g1,g2〉 (d) Se a1 = αa2 então g1 = αg2 16. Sobre as soluções de um sistema linear Ax = b, onde A é m× n, assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) São os coeficientes de uma combinação li- near das colunas de A (b) São vetores de Rm (c) São os coeficientes de uma combinação linear das linhas de A (d) São as colunas de A Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Cesar, Flavio, Luiz Carlos, Ma- rio, Milton, Monique e Paulo Data: 25 de setembro de 2013 Primeira Prova 1. Podemos afirmar que o conjunto-solução de 1 2 3 4 0 5 6 7 0 5 6 8 0 0 0 0 x y z w = 0 0 0 0 tem dimensão igual a: (a) 1 (b) 2 (c) 4 (d) 3 2. O sistema linear (−1)x + (−2)y + (−2)z = 5(−1)x + (0)y + (−3)z = 5 (1)x + (4)y + (3)z = −9 admite a solução (x0, y0, z0). A soma de x0 + y0 + z0 é: (a) −2 (b) −1 (c) 3 (d) 4 3. A condição em a e b para que a equação 2 1 42 4 3 0 −3 a ~x = 23 b tenha solução única é: (a) a 6= 1 (b) a = 1, b = −1 (c) a = 1, b 6= −1 (d) a− 3 = b 4. Seja A uma matriz m × n, com m ≥ n. Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) Se Nuc(A) 6= {0} então dimensão de Im(A) 6= m (b) Se Nuc(A) = {0} então dimensão de Im(A) 6= n (c) Se Nuc(A) = {0} então dimensão de Im(A) = m (d) Se Nuc(A) 6= {0} então dimensão de Im(A) = n 5. Seja a função T : R3 → R2, T(x,y,z)= (-2x + y - 5z, 2x - 7y + 9z). É CORRETO afirmar que o conjunto-solução de T(x,y,z)=(0,0) tem dimensão: (a) 1 (b) 0 (c) 2 (d) 3 6. Seja β = {1 − x2, x + 1, x − 1} uma base de P2. Se v = 1+ 2x− 4x2 então a soma das coordenadas de v na base β é: (a) 6 (b) 8 (c) 1 (d) 3 7. Seja P2 o espaço dos polinômios da forma p(x) = a0 + a1x + a2x 2, a0, a1, a2 ∈ R. Em qual dos casos abaixo o subconjunto H não é subespaço vetorial de P2? (a) H = {p ∈ P2|p(1).p(2) = 0} (b) H = {p ∈ P2|p(1) = 0} (c) H = {p ∈ P2|p(1) + p(2) = 0} (d) H = {p ∈ P2|p(1) = p(2)} 8. Seja H o subespaço definido por〈 (2,−1,−1), (2,−2, 1), (−4, 1, 4), (0, 2,−4) 〉 . Qual dos conjuntos abaixo é base de H? (a) { (2,−1,−1), (2,−2, 1) } (b) { (2,−1,−1) } (c) { (2,−1,−1), (2,−2, 1), (−4, 1, 4) } (d) { (2,−1,−1), (2,−2, 1), (−4, 1, 4), (0, 2,−4) } 9. Seja W = { (a, b, c, d)| - a + 2b = 0 e b + 2 d = 0 } um subespaço de R4. A dimensão de W é igual a: (a) 2 (b) 1 (c) 3 (d) 4 10. Seja V um espaço vetorial e S = {v1,v2,v3,v4} um conjunto de vetores de V , todos distintos entre si. Sejam A = {v1,v2} e B = {v3,v4}. Assinale a afir- mativa VERDADEIRA: (a) Se S é um conjunto linearmente indepen- dente (LI), então A é um conjunto linear- mente independente (LI) e B é um con- junto linearmente independente (LI) Gabarito Pág. 1 (b) Se S é um conjunto gerador de V , então A é um conjunto gerador de V e B é um conjunto gerador de V (c) Se S é um conjunto linearmente independente (LI), então: ou A é um conjunto linearmente independente (LI), ou B é um conjunto linear- mente independente (LI), mas não ambos. (d) Se S é um conjunto gerador de V , então: ou A é um conjunto gerador de V , ou B é um conjunto gerador de V , mas não ambos. 11. Seja V um espaço vetorial de dimensão 2 e S = {v1,v2,v3} um conjunto gerador de V , com todos os vetores distintos entre si. Sejam A = {v1,v2}, B = {v2,v3} e C = {v1,v3}. Assinale a afirmativa FALSA: (a) A,B e C podem ser todos conjuntos line- armente dependentes ( LD ) (b) A,B e C podem ser todos conjuntos linearmente independentes (LI) (c) A,B e C podem ser todos conjuntos geradores de V (d) A,B e C podem ser todos bases de V 12. Considere o sistema linear A~x = ~b de m equações em n incógnitas. Qual das seguintes situações não pode acontecer? (a) m < n, solução única. (b) m < n, nenhuma solução. (c) m = n, mais de uma solução. (d) m = n, nenhuma solução. 13. A única afirmativa VERDADEIRA é: (a) Todo subconjunto de um conjunto linear- mente independente é linearmente inde- pendente. (b) Se um conjunto é linearmente dependente então ele gera o espaço inteiro. (c) Todo subconjunto de um conjunto linearmente dependente é linearmente dependente. (d) Nenhum conjunto linearmente independente gera o espaço inteiro. 14. Para qual das matrizes abaixo T (x) = Ax é uma fun- ção de R3 em R2 ? (a) A = [ 1 2 3 2 4 6 ] (b) A = 1 42 5 3 6 (c) A = 1 2 34 5 6 7 8 9 (d) A = [ 1 2 3 4 ] 15. Assinale a solução geral do sistema linear represen- tado pela matriz aumentada 1 1 2 10 1 2 1 1 2 4 2 (a) {(0,−1, 1) + t(0,−4, 2), t ∈ R} (b) {(0,−1, 2) + t(0,−4, 2), t ∈ R} (c) {(0, 1, 0) + t(0, 2, 0) + s(0, 0, 1), t, s ∈ R} (d) {(0, 1, 0)} 16. Seja P3 o espaço dos polinomios {p = a0+a1x+a2x2+ a3x 3, a0, a1, a2, a3 ∈ R}. Qual função abaixo NÃO é uma função injetiva de P3 em P3? (a) F (p) = dpdx (b) F (p) = p+ x (c) F (p) = p+ x2 (d) F (p) = 2p Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno Costa, Luiz Carlos Guimarães, Mário de Oliveira, Milton Ramirez, Monique Car- mona, Nilson Bernardes e Nilson Roberty Data: 27 de fevereiro de 2014 Primeira Avaliação 1. Quais valores para α e β fazem com que o vetor (5, 1,−1, 0) seja uma combinação linear de (α+ β, 1, 1, α) e (2, 1, 0, 1)? (a) α = 2 e β = −3 (b) α = −4 e β = −2 (c) α = 1 e β = 5 (d) α = 5 e β = 0 2. Qual dentre as proposições abaixo é VERDA- DEIRA? (a) Se o conjunto {~u,~v} é linearmente inde- pendente, então o conjunto {k~u, k~v} tam- bém e linearmente independente, para todo número real k 6= 0. (b) Se ~v e ~w são tais que ~v 6= ~w e ~v 6= ~0, então o con- junto {~v, ~w} é sempre linearmente dependente. (c) Se ~v e ~w são tais que ~v 6= ~w e ~v 6= ~0, então o conjunto {~v, ~w} é sempre linearmente indepen- dente. (d) Se ~v 6= ~0, então o conjunto {~v} é sempre linear- mente dependente 3. Considere o conjunto M de matrizes 2× 2 da forma:[ a 1 1 b ] , com as seguintes operações de soma e multiplicação por escalar: [ a 1 1 b ] ⊕ [ c 1 1 d ] =[ a+ c 1 1 b+ d ] e k ∗ [ a 1 1 b ] = [ ka 1 1 b ] . Assinale a alternativa FALSA: (a) M é um espaço vetorial. (b) Todo elemento de M possui inverso aditivo (ne- gativo). (c) 1 · ~u = ~u vale para todo ~u 6= 0 ∈M . (d) A soma de dois elementos de M está em M . 4. Qual dentre as proposições abaixo é VERDA- DEIRA? (a) O conjunto gerador de um espaço W está contido em W . (b) Todo conjunto gerador do R3 contém os vetores (1,0,0), (0,1,0) e (0,0,1). (c) O espaço gerado pelos vetores {(1, 0, 0), (0, 1, 0)} é R2. (d) Cada vetor de R2 pode ser escrito de forma única como combinação linear dos vetores (1,−1), (1, 0) e (3,−2). 5. Se F = {~v1, ~v2, ~v3} é um conjunto gerador de S, onde S é o conjunto de soluções de{ (−2)x+ (2)y + (2)z + (2)w = 0 (2)y + (2)w = 0 então: (a) F pode ser {[2, 0, 2, 0],[0,−2, 0, 2],[2,−2, 2, 2]}. (b) F pode ser {[2, 0, 2, 0],[1, 1, 1, 1],[4, 0, 4, 0]}. (c) F pode ser {[0,−2, 0, 2],[2, 2, 2, 2],[0, 2, 0,−2]}. (d) Qualquer dois vetores de F formam uma base para S. 6. Seja V um espaço vetorial de dimensão n, então é VERDADE que: (a) Todo subconjunto de V com mais do que n vetores é linearmente dependente. (b) Todo subconjunto linearmente independente de V gera V . (c) Todo subconjunto gerador de V é linearmente independente. (d) Nem todo subconjunto de V com n vetores line- armente independentes é uma base para V . 7. Suponha que A = 1 0 2 21 1 0 4 0 1 −2 3 . Então, a dimen- são da imagem de A será igual a: (a) 3 (b) 2 (c) 1 (d) 0 8. Lembre-se que para a multiplicação da matriz A por um vetor coluna vale: A(a~v + b~u) = aA(~v) + bA(~u) onde ~v, ~u ∈ Rn e a, b ∈ R. Seja ~v1 = (1, 0, 1) e ~w1 = (2, 3) tal que A~v1 = ~w1 e ~v2 = (1, 1,−1) e ~w2 = (0,−1) tal que A~v2 = ~w2. Então, para ~u = (1, 2,−3): (a) A~u = (-2,-5). (b) A~u = (2,1). (c) A~u = (4,7). (d) A~u = (-4,-7). 9. Seja V gerador por {~u,~v, ~w}. Sabendo que uma base de V possui dois elementos, assinale a resposta COR- RETA: (a) Um dos conjuntos{~u,~v} ,{~u, ~w}, {~v, ~w} é linearmente independente (b) Todos os conjuntos {~u,~v} ,{~u, ~w}, {~v, ~w} são li- nearmente independente (c) Um dos conjuntos {~u} ,{~v}, {~w} é linearmente dependente (d) Um dos conjuntos {~u,~v} ,{~u, ~w}, {~v, ~w} é line- armente dependente Gabarito Pág. 1 10. Um dado é lançado 3 vezes seguidas e os valores obti- dos, a, b e c formam o lado direito do sistema abaixo: −3 z + 3 y + x−6 z + 6 y + 2x−9 z + 9 y + 3x = = = a b c Podemos afirmar que: (a) O sistema possui uma chance em 108 de ter solução (b) O sistema possui uma chance em 54 de ter solu- ção (c) O sistema nunca terá solução (d) O sistema possui uma chance em 27 de ter solu- ção 11. Dada uma matriz A n×n, podem existir vetores não nulos ~v ∈ Rn, tais que A~v = λ~v, onde λ ∈ R (nesse caso ~v é dito autovetor de A associado ao escalar λ). Suponha que A = 4 0 −10 2 0 2 0 1 e A~v = 3v. Então, se sabemos que a primeira coordenada de ~v é igual a 1, a soma das coordenadas de ~v será igual a: (a) 2. (b) 3. (c) 1. (d) 0. 12. Quais valores de α e β fazem com que o sistema linear a seguir não tenha solução: 4 5 0 −4 8 8 5 −8 −4 −3 −7 + α 4 8 6 10 −6 x y z w = 3 1 4 + β 4 (a) α = 2, β 6= −2 (b) α = 2, β = −2 (c) α 6= 2, β = −2 (d) α 6= 2, β 6= −2 13. Seja −1 4 10 −3 2 0 0 2 a matriz obtida de A através da seguinte sequencia de operações elementares: L2 ← −(1/2)L2; L2 ↔ L1; L2 ← L2 + 2L1; L3 ← L3 − L1; L3 ← L3 + L2; Qual dentre as seguintes matrizes é a matriz A ORIGINAL? (a) 2 −11 02 −8 −2 −1 7 1 (b) −4 −2 1−4 −4 −2 2 0 −1 (c) 2 −5 −52 −4 −6 −1 3 −2 (d) −2 8 −3−2 6 −4 1 −5 0 14. A soma dos componentes do vetor solução do sis- tema linear representado pela matriz aumentada 0 −2 1 1 −1 −1 2 1 1 −2 1 −1 0 −3 3 0 é: (a) −4 (b) −2 (c) −5 (d) −3 15. O conjunto {~v1, ~v2, ~v3} é linearmente dependente e o conjunto {~v2, ~v3, ~v4} é linearmente indepen- dente. Seja A a matriz cujas colunas são os vetores {~v1, ~v2, ~v3}. Assinale a resposta CORRETA: (a) O sistema A ~X = ~v4 não possui solução (b) O sistema A ~X = ~v1 possui solução única (c) O sistema A ~X = ~v2 não possui solução (d) O sistema A ~X = ~v3 possui solução única Gabarito Pág. 2 Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno Costa, Paulo Goldfeld e Cesar Niche Data: 1 de Outubro de 2015 Primeira Prova 1. Sejam A = [ 1 2 3 4 1 2 4 3 ] e B = [ 1 2 5 4 1 2 4 4 ] . Defina H = N(A)∩N(B) (interseção do núcleo de A com o núcleo de B). A dimensão de H é: (a) 1 (b) 0 (c) 2 (d) 3 2. Seja A = 1 2 02 1 3 3 2 4 e seja H a imagem de A. Assinale a alternativa verdadeira: (a) H é gerado por (1, 2, 3), (2, 1, 2) e (0, 3, 4). (b) H é gerado por (1, 2, 0), (2, 1, 3) e (3, 2, 4). (c) {(1, 2, 3), (2, 1, 2), (0, 3, 4)} é base de H. (d) {(1, 2, 0), (2, 1, 3), (3, 2, 4)} é base de H. 3. O vetor (4, 5, 5) pode ser expresso como (4, 5, 5) = a(1, 1, 1) + b(1, 2, 3) + c(1, 2, 4). O coeficiente c vale: (a) -1 (b) 2 (c) 1 (d) -2 4. Seja H o conjunto dos polinômios da forma p(x) = ax2+bx+c que satisfazem p(2) = 2p(1). A dimensão de H é: (a) 2 (b) 1 (c) 3 (d) não está definida, pois H não é subespaço. 5. Considere as afirmativas: I. A~x = ~0 tem solução única se e só se as colunas de A são linearmente independentes. II. A~x = ~b tem solução para todo ~b se e só se as linhas de A são linearmente independentes. (a) I e II são verdadeiras. (b) I e II são falsas. (c) I é verdadeira, mas II é falsa. (d) I é falsa, mas II é verdadeira. 6. Sejam Am×n e Bn×m duas matrizes cujo produto é a matriz nula, isto é, AB = 0m×m. Pode-se afirmar que: (a) O conjunto das colunas de A é linearmente dependente ou o conjunto das linhas de B é linearmente dependente. (b) O conjunto das linhas de A é linearmente depen- dente ou o conjunto das colunas de B é linear- mente dependente. (c) BA = 0n×n. (d) A = 0m×n ou B = 0n×m. 7. Considere a matriz A5×5, cujas linhas são ~v1, ~v2, . . . , ~v5. É dado que uma forma escalonada de A é A ∼ 0 1 4 7 9 0 0 4 5 6 0 0 0 2 3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 . Qual dos seguintes conjuntos gera R5? (Abaixo, ~ej indica o vetor (0, . . . , 0, 1, 0, . . . , 0), cuja única entrada não-nula é a j-ésima.) (a) {~v1, ~v2, ~v3, ~v4, ~v5, ~e1, ~e5} (b) {~v1, ~v2, ~v3, ~v4, ~v5, ~e2, ~e3, ~e4} (c) {~v1, ~v2, ~v3, ~v4, ~v5} (d) {~v1, ~v2, ~v3, ~v4, ~v5, ~e1, ~e2} 8. Deseja-se encontrar o polinômio da forma p(x) = a0 + a1(x + 1) + a2x(x + 1) cujo gráfico passe pelos pontos (−1, 2), (0, 3) e (1, 0). O vetor de coeficientes (a0, a1, a2): (a) é solução do sistema linear representado por 1 0 0 21 1 0 3 1 2 2 0 . (b) é solução do sistema linear representado por 1 −1 1 21 0 0 3 1 1 1 0 . (c) não pode ser calculado pela solução de um sis- tema linear, pois trata-se de um problema qua- drático. (d) é solução do sistema linear representado por[ −1 0 1 0 2 3 0 0 ] . Gabarito Pág. 1 9. (QUESTÃO EXTRA) Seja Sp(2) o conjunto das matrizes M ∈ M2(R) tais que M tJM = J , onde J = [ 0 −1 1 0 ] . Seja M = [ a b c d ] . Considere as seguintes afirmações: I. Se M ∈ Sp(2), então ad− bc = 1. II. Sp(2) é um subespaço vetorial deM2(R). (a) I é verdadeira, II é falsa. (b) I e II são falsas. (c) I e II são verdadeiras. (d) I é falsa, II é verdadeira. 10. Seja R2 o conjunto dos pares ordenados de números reais munido da soma usual. Considere as seguintes operações de produto por um escalar k ∈ R: k · (x, y) = (kx, ky), k ∗ (x, y) = (k2x, k2y) (a) (R,+, ∗) não é um espaço vetorial. (b) (R,+, ·) não é um espaço vetorial. (c) o produto ∗ é distributivo com relação à soma de escalares. (d) o produto ∗ não é distributivo com relação à soma vetorial. 11. Qual conjunto abaixo pode ser uma base para a ima- gem de uma matriz A3×5? (a) Um conjunto de 3 vetores em R3 (b) Um conjunto de 3 vetores em R5 (c) Um conjunto de 5 vetores em R3 (d) Um conjunto de 5 vetores em R5 12. Seja A uma matrix 6 × 2. Deseja-se construir uma matriz M de forma que o produto C = AM seja uma matriz 6× 2 satisfazendo: i. A primeira coluna de C é igual à soma das colunas de A; ii. A segunda coluna de C é igual à diferença entre as colunas de A; Qual a soma de todos os elementos da matriz M? (a) 2 (b) 0 (c) 6 (d) 1 13. Sejam A uma matriz e B a sua forma escalonada. Considere as seguintes afirmativas: I. As colunas de B são combinações lineares das co- lunas de A. II. As linhas de B são combinações lineares das linhas de A. (a) I é falsa, II é verdadeira. (b) I e II são verdadeiras. (c) I é verdadeira, II é falsa. (d) I e II são falsas. 14. Quais das expressões abaixo NÃO REPRESENTA a solução geral do sistema:{ x+ y + z + w = 4 x− y + z + w = 6 (a) (5− t− s,−1, 2t+ 2s,−t− s),∀t, s ∈ R (b) (4− t− s,−1, t, 1 + s),∀t, s ∈ R (c) (3− t− s,−1, 1 + t, 1 + s),∀t, s ∈ R (d) (4− t− s,−1, 1 + t, s),∀t, s ∈ R 15. Seja A uma matriz m× n, com m < n, tal que a dimensão da imagem de A é igual a m. I. A~x = ~b nem sempre tem solução. II. Quando A~x = ~b tem solução, a solução não é única. (a) I é falsa, mas II é verdadeira. (b) I e II são verdadeiras. (c) I e II são falsas. (d) I é verdadeira, mas II é falsa. Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Luiz Carlos, Mario, Milton, Mo- nique e Paulo Data: 30 de maio de 2012 Segunda Prova 1. Seja D : P2 → P2, a transformação que leva um po- linômio de grau menor ou igual a 2 em sua derivada, D(p) = p′. Considere I O único autovalor de D é λ = 0. II D não é invertível. (a) Apenas a afirmativa II é verdadeira. (b) Apenas a afirmativa I é verdadeira. (c) Ambas as afirmativas são falsas. (d) Ambas as afirmativas são verdadeiras. (e) Não sei. 2. A matriz que representa a transformação linear T : R3 → R3 definida por T (x, y, z) = (2x+ 3y,−6x− 2y, 3z) é (a) 2 0 −6 3 0 −2 0 3 0 . (b) 2 0 3 −6 0 −2 0 3 0 . (c) 2 3 0 −6 −2 0 0 0 3 . (d) 2 −6 0 3 −20 0 0 3 . (e) Não sei. 3. Qual das matrizes abaixo não é invertível. (Não é necessário calcular a inversa!) (a) A = 1 2 3 4 0 5 6 7 0 0 8 9 0 0 0 10 (b) A = 1 0 0 2 0 0 3 4 5 (c) A = 1 2 2 3 (d) A = 1 2 3 4 (e) Não sei. 4. O determinante da matriz A = 2 1 0 1 0 0 −1 1 5 5 5 2 1 1 1 1 é: (a) 9 (b) −7 (c) 3 (d) 0 (e) Não sei. 5. Seja D : P2 → P2, a transformação que leva um po- linômio de grau menor ou igual a 2 em sua derivada, D(p) = p′. Seja β = {x2, x, 1} uma base de P2. A matriz de D na base β é: (a) A = 2 0 0 0 1 0 0 0 0 (b) A = 0 0 0 2 0 0 0 1 0 (c) A = 2 0 0 0 1 0 0 0 1 (d) A = 0 0 0 0 0 2 0 1 0 (e) Não sei. 6. Seja A uma matriz n × n que possui n autovalores reais. I As entradas de A2 são todas maiores do que, ou iguais, a zero. II Os autovalores de A2 são todos maiores do que, ou iguais, a zero. (a) Ambas as afirmativas são verdadeiras. (b) Apenas a afirmativa II é verdadeira. (c) Ambas as afirmativas são falsas. (d) Apenas a afirmativa I é verdadeira. (e) Não sei. Nome: Teste 487, pág. 1 7. Seja A = −3 0 0 0 12 − 1 2 0 − 12 1 2 . Os autovalores da ma- triz A são (a) 4, 0,−3 (b) 1, 1, 4 (c) 1, 0,−3 (d) 1,−3, 4 (e) Não sei. 8. Considere as afirmativas: I Toda matriz triangular superior é diagonalizá- vel. II A matriz a d e d b f e f c é diagonalizável. (a) Ambas as afirmativas são falsas. (b) Apenas a afirmativa II é verdadeira. (c) Apenas a afirmativa I é verdadeira. (d) Ambas as afirmativas são verdadeiras (e) Não sei. 9. Sejam A e B matrizes n×n invertíveis. Considere as afirmativas: I Det(A+B) = Det(A) + Det(B). II Det(A−1) = 1 Det(A) . (a) Apenas a afirmativa II é verdadeira. (b) Apenas a afirmativa I é verdadeira. (c) Ambas as afirmativas são falsas. (d) Ambas as afirmativas são verdadeiras. (e) Não sei. 10. Seja A = 3 0 0 4 5 0 1 −7 −2 . O vetor (1, a, b) é um autovetor associado ao autovalor 3. Os valores de a e b são: (a) a = −2, b = −3 (b) a = 2, b = 3 (c) a = 2, b = −3 (d) a = −2, b = 3 (e) Não sei. 11. Seja T : V → V , onde Dim(V ) = n. I Se Dim(Im(T )) = Dim(Nuc(T )), então n é par. II Se n é ímpar, então Dim(Im(T)) > Dim(Nuc(T)). (a) Apenas a afirmativa I é verdadeira. (b) Ambas as afirmativas são falsas. (c) Apenas a afirmativa II é verdadeira. (d) Ambas as afirmativas são verdadeiras. (e) Não sei. 12. Considere as afirmativas: I Existem matrizes quadradas sem autovetores. II Se uma matriz é diagonalizável, então todos os seus autovalores são distintos. (a) Apenas a afirmativa I é verdadeira. (b) Ambas as afirmativas são verdadeiras. (c) Ambas as afirmativas são falsas. (d) Apenas a afirmativa II é verdadeira. (e) Não sei. 13. Seja T a projeção sobre o plano x+y+z = 0 segundo a direção do vetor (1, 1, 1). Qual das matrizes abaixo representa esta transformação linear com relação a alguma base de autovetores ? (a) 2 3 − 1 3 1 3 − 13 2 3 − 1 3 − 13 − 1 3 2 3 (b) 1 0 0 0 2 0 0 0 3 (c) 1 0 0 0 1 0 0 0 0 (d) 1 1 1 −1 0 1 0 −1 1 (e) Não sei. 14. Sejam A e B matrizes 2× 2: I Se A2 = 0, então A = 0. II Se Im(B) ⊆ Nuc(A) então AB = 0 (a) Ambas as afirmativas são falsas. (b) Ambas as afirmativas são verdadeiras. (c) Apenas a afirmativa I é verdadeira. (d) Apenas a afirmativa II é verdadeira. (e) Não sei. Nome: Teste 487, pág. 2 15. Seja A uma matriz quadrada tal que Det(A) = 0. Assinale a alternativa FALSA: (a) As colunas de A são linearmente dependentes. (b) Dim(Nuc(A)) > 0. (c) O sistema linear Ax = b possui várias soluções, qualquer que seja b. (d) A não é sobrejetiva. (e) Não sei. Nome: Teste 487, pág. 3 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Gregório, Luiz Carlos, Mario, Milton, Monique e Umberto Data: 12 de junho de 2013 Segunda Prova 1. Se a matriz A, 2× 2, satisfaz A = [ 1 0 2 1 ] U, assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) A segunda linha de A é igual a duas vezes a primeira linha de U somada à segunda linha de U (b) A segunda linha de U é igual à segunda linha de A somada a duas vezes a primeira linha de A (c) A segunda coluna de A é igual à segunda coluna de U menos duas vezes a primeira coluna de U (d) A segunda coluna de A é igual à segunda coluna de U menos duas vezes a primeira coluna de A 2. Sejam u1, . . . ,un vetores gerando um espaço vetorial V . Sejam v1, . . . ,vk ∈ V vetores linearmente inde- pendentes. Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) n ≥ k (b) n = k (c) n ≤ k (d) n > k 3. O determinante da matriz 1 1 0 1 1 3 2 2 0 0 −2 0 2 4 2 6 é: (a) −12 (b) −20 (c) −19 (d) −11 4. Seja T uma transformação linear de Rn em Rk. Se k < n, assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) T nunca será injetora (b) T sempre será sobrejetora (c) T sempre será bijetora (d) T nunca será sobrejetora 5. A matriz que representa uma transformação linear de R2 em R3, cuja imagem está no plano x+ y+4z = 0 é: (a) 4 00 4 −1 −1 (b) [ 4 0 −1 0 4 −1 ] (c) 4 00 4 1 1 (d) [ 4 0 1 0 4 1 ] 6. Seja Pn = {p | p é polinômio de grau ≤ n} e seja T a transformação linear, T : P2 → P3 p 7→ (x− 1)p Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) A imagem de T tem dimensão 3 (b) O núcleo de T tem dimensão 3 (c) A imagem de T tem dimensão 1 (d) T não é linear 7. Se A é uma transformação linear, qual das afirmativas abaixo é verdadeira? (a) Se {Av1, Av2, · · · , Avk} são linearmente in- dependentes, então {v1,v2, · · · ,vk} são li- nearmente independentes (b) Se {v1,v2, · · · ,vk} são linearmente independen- tes, então {Av1, Av2, · · · , Avk} são linearmente independentes (c) Se {Av1, Av2, · · · , Avk} são linearmente depen- dentes, então {v1,v2, · · · ,vk} são linearmente dependentes (d) Podemos ter {v1,v2, · · · ,vk} linearmente de- pendentes e {Av1, Av2, · · · , Avk} linearmente independentes 8. Seja V um espaço vetorial e α e β duas bases distin- tas de V . Sejam v e w dois vetores distintos de V . Denotamos as coordenadas de v em relação à base α por [v]α. Podemos sempre afirmar que: (a) [v]α 6= [w]α (b) [v]β 6= [w]α (c) [v]α 6= [w]β (d) [v]α 6= [v]β 9. Sejam U e W subespaços do espaço vetorial V . Se sabemos que U não está contido em W , nem W está contido em U , podemos afirmar que (a) U ⋂ W é um subespaço de V , mas U ⋃ W não é um subespaço de V (b) U ⋂ W é um subespaço de V e U ⋃ W pode ser um subespaço de V (c) U ⋂ W não é um subespaço de V e U ⋃ W tam- bém não é um subespaço de V (d) U ⋂ W é um subespaço de V e U ⋃ W também é um subespaço de V Gabarito Pág. 1 10. Seja A = 12 3 18 4 3 1 1 1 Qual das matrizes poderia ser a inversa de A? (a) 1 −2 ∗−5 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ (b) 1 −5 ∗−2 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ (c) −5 −2 ∗1 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ (d) 111 2 ∗1 8 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ 11. Calcule a soma das coordenadas do vetor (4, 1) na base {(2, 2), (2, 4)} (a) 2 (b) 4 (c) 5 (d) 1 12. Assinale a aplicação que NÃO é linear: (a) T : R3 → R3, onde: T (x, y, z) = (2x + y,−z/x, x+ y + z/2). (b) T : R3 → R4, onde:T (x, y, z) = (2x + y,−z, x− y + 2z, z − x). (c) T : P3 → P3, onde: T (p(x)) = p′(x) e P3 = {p | p é polinômio de grau ≤ 3} . (d) T : R3 → R3, onde T (v) é a projeção ortogonal dos vetores do R3 no plano x−2y+z = 0, seguida de rotação de 30o em torno do eixo Y . 13. Seja A uma matriz n × k e B uma matriz n × n. Suponha que a imagem de A está contida no núcleo de B. Então podemos dizer que: (a) BA = 0 (b) BA é injetiva (c) BA é sobrejetiva (d) BA = I 14. A matriz que representa a transformação linear T : R3 → R3 definida por T (x, y, z) = (2x+ 4y,−4x− 5y, 3z) é (a) 2 4 0−4−5 0 0 0 3 (b) 2 −4 04 −5 0 0 0 3 (c) 2 0 4−4 0 −5 0 3 0 (d) 2 0 −44 0 −5 0 3 0 15. Seja T uma transformação linear, T : R3 → R2, cuja imagem é a reta 3x+ 4y = 0 e cujo núcleo é o plano de equação z = 3x + 4y. Assinale uma matriz que representa esta transformação linear: (a) [ 3 4 −1 − 94 −3 3 4 ] (b) [ 3 4 1 3 4 0 ] (c) 3 34 4 1 0 (d) 3 − 944 −3 1 34 Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Cesar, Flavio, Luiz Carlos, Ma- rio, Milton, Monique e Paulo Data: 30 de outubro de 2013 Segunda Prova 1. Calcule det 1 1 1 1 1 2 3 6 1 4 5 2 1 1 4 1 . (a) 42 (b) 38 (c) 56 (d) 46 2. Considere as afirmativas: I Seja A uma matriz n× n com n ímpar. Se A = −AT , então Det(A) = 0 II Sejam A e B matrizes n×n. Se B é não injetiva então Det(AB) = 0 (a) A afirmativa I é verdadeira e a afirmativa II é verdadeira (b) A afirmativa I é falsa e a afirmativa II é verda- deira (c) A afirmativa I é verdadeira e a afirmativa II é falsa (d) A afirmativa I é falsa e a afirmativa II é falsa 3. A terceira coluna da inversa da matriz 1 1 11 3 6 1 2 4 é (a) [ 3, −5, 2 ]T (b) [ −2, 3, −1 ]T (c) [ 1, 1 6 , 1 4 ]T (d) [ 1, 1 2 , 1 4 ]T 4. Seja T : R3 → R3 uma transformação linear tal que T (2, 3, 7) = (0, 1, 0), T (7, 3, 2) = (0, 0, 1) e T (3, 1, 5) = (1, 0, 0) e seja A a matriz associada a T . A inversa de A é a matriz: (a) A−1 = 3 2 71 3 3 5 7 2 (b) A−1 = 1 75 15 −45 15−13 29 2 8 11 −7 (c) A−1 = 3 1 52 3 7 7 3 2 (d) A−1 = 0 0 11 0 0 0 1 0 5. Seja T : R7 → R3 uma transformação linear sobreje- tiva. Então: (a) dim(N(T )) = 4 (b) dim(N(T )) = 3 (c) dim(Im(T )) = 2 (d) dim(Im(T )) = 0 6. Se M2×2 é o espaço vetorial das matrizes 2×2, defini- mos T : M2×2 →M2×2 através de T (X) = AX−XB onde A = [ 1 0 1 0 ] e B = [ 0 1 0 1 ] . Então podemos afirmar que a dimensão da imagem de T é: (a) 2 (b) 1 (c) 3 (d) 4 7. Sejam v e u dois vetores ortogonais não nulos. Então podemos afirmar que: (a) ||v + u||2 = ||v||2 + ||u||2 (b) ||v − u|| < 〈v, u〉 (c) (〈v, u〉)2 = 〈v, v〉+ 2〈v, u〉+ 〈u, u〉 (d) (〈v, u〉)2 = (〈v, v〉)2 + 2〈v, u〉+ (〈u, u〉)2 8. Sejam A,B e C matrizes tais que C = AB. Consi- dere as afirmativas: I Se A é injetiva e B não é injetiva, C pode ser injetiva. II Se A é sobrejetiva e B não é sobrejetiva, C pode ser sobrejetiva. (a) A afirmativa I é falsa e a afirmativa II é verdadeira (b) A afirmativa I é falsa e a afirmativa II é falsa (c) A afirmativa I é verdadeira e a afirmativa II é falsa (d) A afirmativa I é verdadeira e a afirmativa II é verdadeira Gabarito Pág. 1 9. Seja T : R3 → R3 definida por T (x, y, z) = (4x+ 3y, 6x− 2y,−2y + 5z). A matriz que representa T é: (a) 4 3 06 −2 0 0 −2 5 (b) 4 6 03 −2 −2 0 0 5 (c) 2 4 03 −6 0 0 −2 5 (d) 2 2 05 −4 0 0 −3 6 10. Seja P2 o espaço vetorial dos polinômios de grau ≤ 2. Seja T : P2 → P2 dado por T (p) = p+ dpdx . Seja α = {1, x, x2} base de P2. Se A é a matriz que representa a transformação linear escolhendo α base do domínio e do contra-domínio, então A é: (a) 1 1 00 1 2 0 0 1 (b) 1 0 01 1 0 0 2 1 (c) 0 2 11 1 0 1 0 0 (d) 0 1 12 1 0 1 0 0 11. Seja T : R3 → R3 uma transformação linear, v = (1, 0, 1), u = (0, 1, 0) e w um vetor ortogonal a u e v. Considere que T (v) = v, T (u) = u e w pertence ao núcleo de T . Assinale a afirmativa VERDADEIRA (a) T (2, 1, 0) = (1, 1, 1) (b) T (1, 0,−1) = (0, 1, 0) (c) T (−2, 0, 2) = (2, 0, 2) (d) T (1, 1, 1) = (2, 1, 0) 12. Seja T a TL representada pela matriz A =[ cos ( π 6 ) − sin ( π 6 ) sin ( π 6 ) cos ( π 6 ) ]. A imagem por T da reta y = 0 é: (a) − sin(π6 )x+ cos( π 6 )y = 0 (b) cos(π6 )x− sin( π 6 )y = 0 (c) sin(π6 )x+ cos( π 6 )y = 0 (d) cos(π6 )x+ sin( π 6 )y = 0 13. Seja A uma matriz m× n e sejam B e C matrizes in- vertíveis n× n. Dentre as afirmações abaixo, a única falsa (isto é, que não é verdadeira para determinadas escolhas de A, B e C) é: (a) BC = CB. (b) N(AB) ⊃ N(B) (onde N denota “núcleo”). (c) Im(AB) ⊂ Im(A) (onde Im denota “imagem”). (d) ( (BC)−1 )T = ( B−1 )T ( C−1 )T . 14. Seja T uma transformação linear de Rn em Rn. As- sinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) Se T é inversível, então T é injetiva e so- brejetiva. (b) Se T é injetiva, então T é inversível, mas não é sobrejetiva. (c) Se T é sobrejetiva, então T é inversível, mas não é injetiva. (d) Se T é inversível, então T é injetiva, mas não é sobrejetiva. 15. Considere os sistemas lineares em R4 abaixo. Qual deles possui um plano como conjunto-solução? (a) { x+ y + z + w = 0 x− y − z − w = 0 (b) x+ y + z + w = 0 (c) x+ y + z = 0 (d) x+ y + z + w = 0x− y + z + w = 0 x+ y − z + w = 0 16. Seja T : R2 → R3 uma transformação linear e seja A = 1 11 1 1 2 a matriz que representa T escolhendo as bases α = {(1, 0), (1, 1)} para o domínio e β = {(1, 0, 0), (1, 1, 0), (1, 1, 1)} para o contra-domínio. A imagem do vetor (1, 2) é (a) (5, 4, 3) (b) (3, 3, 5) (c) (1, 1, 3) (d) (3, 5, 3) Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno Costa, Luiz Carlos Guimarães, Mário de Oliveira, Milton Ramirez, Monique Car- mona, Nilson Bernardes e Nilson Roberty Data: 02 de abril de 2014 Segunda Avaliação 1. Seja T : Rn → Rn uma transformação linear. Assi- nale a alternativa VERDADEIRA: (a) v = 0 nunca pode ser um autovetor de T (b) v = 0 sempre é um autovetor de T (c) λ = 0 nunca pode ser autovalor de T (d) λ = 0 sempre é um autovalor de T 2. Observe bem a matriz A = 1 0 10 0 2 0 0 3 e marque a alternativa VERDADEIRA: (a) A imagem de A tem dimensão 2 (b) O núcleo de A tem dimensão 2 (c) A possui dois autovalores iguais (d) A é invertível 3. Os autovalores da matriz [ 3 −1 2 0 ] são: (a) 2 e 1 (b) 3 e 23 (c) 2 e 23 (d) 3 e 1 4. Observe bem as matrizes abaixo e assinale aquela que é invertível: (a) 0 0 4 0 0 0 0 3 0 2 2 2 1 1 1 1 (b) 4 4 0 4 3 0 3 3 2 2 2 2 1 1 1 1 (c) 4 0 4 0 3 0 3 0 2 2 2 0 1 1 1 1 (d) 0 0 0 4 0 0 0 3 0 2 2 2 1 1 1 1 5. Seja A uma matriz 2x2. Assinale a alternativa VER- DADEIRA: (a) A pode não ter autovetores (b) A sempre tem dois autovetores linearmente in- dependentes (c) A sempre tem infinitos autovetores (d) A pode ter apenas um autovetor 6. Seja A uma reflexão do R2 em relação ao eixo Y se- guida da expansão de 2 na direção do eixo X, man- tendo o eixo Y fixo. Os autovalores de A são: (a) 1 e −2 (b) 0 e −2 (c) 1 e 2 (d) 1 e −1 7. A é uma matriz 8× 6 cujas colunas geram um espaço de dimensão igual a 4. Qual a dimensão do Núcleo de A? (a) 2 (b) 1 (c) 3 (d) 4 8. Assinale abaixo a transformação linear cujo núcleo é dado pelo conjunto-solução de x−y = 0 e cuja imagem é dada pelo conjunto-solução de x+ y = 0. (a) T (x, y) = (x− y,−x+ y) (b) T (x, y) = (x+ y,−x− y) (c) T (x, y) = (−x+ y, x+ y) (d) T (x, y) = (−x− y, x+ y) 9. Seja A = 8 3 15 3 2 1 1 1 Qual das matrizes poderia ser a inversa de A? (a) 1 −2 ∗−3 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ (b) 1 −3 ∗−2 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ (c) −3 −2 ∗1 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ (d) 17 2 ∗1 5 ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ 10. Seja T : R3 → R3 um operador linear cujos autovalo- res são 1,−1,−1. A dimensão do núcleo de T é: (a) 0 (b) 2 (c) 3 (d) 1 Gabarito Pág. 1 11. Considere a transformação linear T : R3 → R3. Se soubermos que os vetores (1,1,0) e (2,2,0) são auto- vetores de T , podemos afirmar que a dimensão da imagem de T é: (a) maior ou igual a 1 (b) maior ou igual a 2 (c) igual a 1 (d) igual a 2 12. Sejam A e B duas matrizes satisfazendo A = MBM−1, onde B = [√ 3 0 0 1 ] e M = [ 0 −1 1 0 ] . Quanto vale A6? (a) A6 = [ 1 0 0 27 ] (b) A6 = [ 27 0 0 1 ] (c) A6 = [ 0 1 27 0 ] (d) A6 = [ 0 27 1 0 ] 13. Seja A uma matriz que representa uma transformação linear T : R2 → R2. Se as colunas de A são linear- mente independentes podemos afirmar que T NÃO pode ser uma: (a) projeção ortogonal na reta cujo vetor di- retor é(1,1) (b) reflexão pela reta cujo vetor diretor é (1,1) (c) rotação de um ângulo não nulo em torno da ori- gem (d) transformação que leva o vetor (1,0) no vetor (2,0) 14. Seja {~e1, ~e2, ~e3} a base canônica do R3 e T : R3 → R3 uma transformação linear tal que T (~e1) = ~e1 + ~e2, T (~e2) = ~e2 + ~e3 e T (~e3) = ~e3 + ~e1. A matriz de T na base canônica é: (a) 1 0 11 1 0 0 1 1 (b) 1 0 11 1 1 0 1 0 (c) 1 0 00 1 0 0 0 1 (d) 0 1 01 1 1 1 0 1 15. Se as coordenadas de um vetor ~v na base {(1, 0, 0), (1, 1, 0), (1, 1, 1)} são [6, 4, 2]T , então as co- ordenadas de ~v na base canônica são: (a) [12, 6, 2]T (b) [12, 10, 6]T (c) [12, 8, 6]T (d) [12, 8, 2]T 16. Seja β = {~v1, ~v2} e γ = {~e1, ~e2} duas bases do R2 e T : R2 → R2 uma transformação linear tal que T (~v1) = 2~e1 + 3~e2 e T (~v2) = ~e1 − ~e2. A matriz de T que transforma vetores na base β em vetores na base γ é: (a) [ 2 1 3 −1 ] (b) [ 1 2 −1 3 ] (c) [ 2 3 1 −1 ] (d) [ 1 −1 2 3 ] Gabarito Pág. 2 Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno Costa, Paulo Goldfeld e Cesar Niche Data: 22 de Outubro de 2015 Segunda Prova 1. Os autovalores da matriz [ −6 14 −7 15 ] são: (a) 1 e 8 (b) 1 e 9 (c) 4 e 10 (d) 4 e 8 2. Seja A = 1 0 10 1 0 −2 0 4 . Os autovetores de A associ- ados ao autovalor λ = 3 são da forma: (a) t(1, 0, 2), t 6= 0. (b) t(1, 0, 1), t 6= 0. (c) t(0, 1, 0), t 6= 0. (d) t(1, 1, 0), t 6= 0. 3. Seja A uma matriz 2×3 apenas com entradas 0 ou 1. Se Im(A) = {x− y = 0} e Nuc(A) = {x+ y+ z = 0}, qual a soma das entradas de A? (a) 6 (b) 0 (c) 4 (d) Não há informação suficiente para se determinar. 4. Seja R a reflexão em R3 pelo plano x + y + z = 0 e ~v = (0, 4, 5). Calcule R~v: (a) (−6,−2,−1) (b) (−3, 1, 2) (c) (−3,−2,−1) (d) (−6, 2, 1) 5. Seja A uma matriz 3×3, cujo polinômio característico é p(λ) = −(λ+ 1)(λ− 1)2. Então: (a) A pode ser uma reflexão por um plano; (b) A pode ser uma rotação em torno de uma reta; (c) A pode ser uma projeção em uma reta; (d) A pode ser uma projeção em um plano; 6. A matriz A = [ 1 2 3 4 5 6 ] : (a) é sobrejetiva. (b) é injetiva. (c) é bijetiva. (d) não é nem sobrejetiva, nem injetiva. 7. Qual dos sistemas abaixo representa um plano (isto é, um subespaço de dimensão 2) em R5? (a) 2x+ y + z + 2w + t = 0x− y + 2z + w − 2t = 0 x+ y − z + w + 3t = 0 (b) 2x+ y + z + 2w + t = 0x− y + 2z + w − 2t = 0 x+ 2y − z + w + 3t = 0 (c) { x+ y + z + w + t = 0 (d) { x+ y + z + w + t = 0 x− y − z − w − t = 0 8. Seja T : R2 → R2 uma transformação linear tal que T (1, 2) = (2, 3) e T (2, 4) = (2, 5). Pode-se afirmar que: (a) NÃO existe tal transformação linear. (b) T ( x, y ) = ( x+ 1, y + 1 ). (c) T ( x, y ) = [ 2 2 3 5 ] [ 1 2 2 4 ]−1 [ x y ] . (d) Existem infinitas transformações assim. 9. Seja T : R3 → R3 uma transformação linear tal que T (1, 2, 3) = (2, 3, 4) e T (1, 3, 4) = (2, 4, 5). Pode-se afirmar que: (a) Existem infinitas transformações assim. (b) T ( x, y, z ) = 2 0 01 1 0 1 0 1 xy z . (c) T ( x, y, z ) = ( x+ 1, y + 1, z + 1 ). (d) NÃO existe tal transformação linear. 10. Seja A uma matriz 5× 7 cujo núcleo tem dimensão 2. Pode-se afirmar que: (a) A~x = ~b tem infinitas soluções para todo ~b. (b) A imagem de A tem dimensão 3. (c) ~0 é a única solução de A~x = ~0. (d) As linhas de A são linearmente dependentes. 11. A matriz 2× 2 que tem autovetores (3, 2) e (5, 7) as- sociados, respectivamente, aos autovalores π e √ 2 é: (a) [ 3 5 2 7 ] [ π 0 0 √ 2 ] [ 3 5 2 7 ]−1 . (b) [ 3 5 2 7 ]−1 [ π 0 0 √ 2 ] [ 3 5 2 7 ] . (c) [ 3 5 2 7 ] [ √ 2 0 0 π ] [ 3 5 2 7 ]−1 . (d) [ 3 2 5 7 ]−1 [ π 0 0 √ 2 ] [ 3 2 5 7 ] . Gabarito Pág. 1 12. (QUESTÃO EXTRA) Seja A uma matriz 3×3 tal que T (x) = Ax é uma rotação em torno de uma reta passando pela origem. Qual dos seguintes polinômios pode ser o polinômio característico de A? (a) p(λ) = −λ3 + λ2 − λ+ 1. (b) p(λ) = −λ3 + λ2 − λ. (c) p(λ) = −(λ− 1) ( λ− √ 2/2 ) ( λ+ √ 2/2 ) . (d) p(λ) = −λ3 + λ2 + λ− 1. 13. Seja A = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 . Pode-se afirmar que: (a) Existem 3 autovetores linearmente inde- pendentes associados ao autovalor λ = 0 e λ = 4 também é um autovalor. (b) Os autovalores de A são λ = 0, λ = 1 e λ = 4. (c) Existem 3 autovetores linearmente independen- tes associados ao autovalor λ = 0 e λ = 1 tam- bém é um autovalor. (d) Existem 3 autovetores linearmente independen- tes associados ao autovalor λ = 1 e λ = 4 tam- bém é um autovalor. 14. (QUESTÃO EXTRA) Seja A uma matriz qua- drada n×n. Lembrar que A2 = AA. Pode-se afirmar que: (a) Nuc(A) ⊂ Nuc(A2) e Im(A2) ⊂ Im(A). (b) Nuc(A2) ⊂ Nuc(A) e ImA ⊂ Im(A2). (c) Nuc(A2) ⊂ Nuc(A) e Im(A2) ⊂ Im(A). (d) Nuc(A2) ⊂ Nuc(A) e Im(A) ⊂ Im(A2). 15. Seja p ∈ P2(R). Considere a transformação linear T : P2(R) → P2(R) dada por T (p) = ( x2p′ )′. Indi- que a resposta correta. (Abaixo, usamos a notação Span{~v1, . . . , ~vk} para indicar o espaço gerado pelos vetores ~v1, . . . , ~vk.) (a) Nuc(T ) = Span{1}, Im(T ) = Span{x, x2}. (b) Nuc(T ) = Span{1, x}, Im(T ) = Span{x2}. (c) Nuc(T ) = Span{1, 1 + x}, Im(T ) = Span{x, x2}. (d) Nuc(T ) = Span{x, x2}, Im(T ) = Span{1}. 16. Seja ~v um vetor que é autovetor de duas matrizes A e B, então: I. ~v é autovetor da matriz AB. II. ~v é autovetor da matriz A+B. (a) I e II são verdadeiras. (b) I e II são falsas. (c) I é verdadeira, mas II é falsa. (d) I é falsa, mas II é verdadeira. 17. Seja A uma matriz 2×2 com polinômio característico p(λ) = (1− λ)2. Considere as afirmações: I. A = I. II. Nuc(A− I) = R2. (a) I e II são falsas. (b) I é verdadeira, mas II é falsa. (c) I e II são verdadeiras. (d) I é falsa, mas II é verdadeira. Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno, Luiz Carlos, Mário, Milton, Mo- nique e Paulo Data: 29 de junho de 2012 Terceira Prova 1. A matriz A3×3 tem autoespaços 〈(1, 1, 4)〉 e 〈(1, 0, 1), (3, 1, 2)〉 associados, respectivamente, aos autovalores 2 e 1. Então: (a) A = 1 1 3 1 0 1 4 1 2 −1 2 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 3 1 0 1 4 1 2 (b) A = 1 1 4 1 0 1 3 1 2 −1 2 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 4 1 0 1 3 1 2 (c) A = 1 1 3 1 0 1 4 1 2 2 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 3 1 0 1 4 1 2 −1 (d) A = 1 1 4 1 0 1 3 1 2 2 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 4 1 0 1 3 1 2 −1 (e) Não sei. 2. Seja V um espaço vetorial de dimensão 5. Seja H um subespaço gerado por 3 vetores não nulos de V . Então a dimensão do complemento ortogonal de H pode ser no máximo igual a 4. (a) A afirmatica é Falsa. (b) A afirmativa é Verdadeira. (c) Não sei. 3. Considere o produto interno em P2 (espaço dos po- linômios de grau menor ou igual a 2) dado por: 〈p, q〉 = p(−1)q(−1) + p(0)q(0) + p(1)q(1) A projeção ortogonal de x2 + 1 na direção dada pelo vetor x+ 1 é igual a (a) 0. (b) x5 − 15 . (c) x5 + 1 5 . (d) x+ 1. (e) Não sei. 4. Seja T : R2 → R2 uma reflexão ortogonal em relação a uma reta. Sabendo-se que v = (−1, 2) é um autovetor associado ao autovalor 1, T (x, y) é dado por: (a) 15 (9x+ 2y, 2x+ 6y) (b) 15 (−3x− 4y,−4x+ 3y) (c) 13 (−5x− 4y, 4x+ 5y) (d) 15 (−7x− 6y,−6x+ 2y) (e) Não sei. 5. A equação que modela um determinado fenômeno fí- sico é dada pela função f(x) = ax3+b. Alguns experi- mentos foram realizados com os seguintes resultados: x y -2 -16 0 -3 2 16 Os valores de a, b de forma a obter a melhor aproxi- mação no sentido dos mínimos quadrados são: (a) a = 8, b = −1 (b) a = 2, b = −1 (c) a = 2, b = 4 (d) a = 4, b = 2 (e) Não sei. 6. Seja H um espaço gerado por 3 vetores de R5. Então existe um conjunto ortonormal de 3 vetores contidos em H. (a) A afirmatica é Verdadeira. (b) A afirmativa é Falsa. (c) Não sei. 7. Seja A uma matriz quadrada e sejam ~u, ~v e ~w veto- res tais que A~u = 0 e ~w = AT~v. Então ~u e ~w são ortogonais entre si. (a) A afirmatica é Falsa. (b) A afirmativa é Verdadeira.(c) Não sei. 8. Determine o volume do paralelepípedo: A = (2, 2, 2) B = (4, 4, 2) C = (7, 9, 4) D = (5, 7, 4) E = (6, 6, 4) F = (8, 8, 4) G = (11, 13, 6) H = (9, 11, 6) (a) 6 (b) 4 (c) 9 (d) 8 (e) Não sei. 9. Considere os vetores {(1, 1, 3), (1, 0, 1), (0, 1, 2)}. En- contre um vetor de norma 1 ortogonal aos 3 vetores acima. O módulo da soma de suas entradas é igual a: (a) 3√ 11 (b) 2√ 6 (c) 1√ 3 (d) 1 (e) Não sei. Nome: Teste 481, pág. 1 10. Seja A uma matriz n × n e b ∈ Rm. Então Ax = PIm(A)b se e somente se A TAx = AT b. (a) A afirmativa é Verdadeira. (b) A afirmatica é Falsa. (c) Não sei. 11. Considere o vetor ~v1 = (1, 1) e a reta r passando pela origem cuja direção é dada pelo vetor ~v2 = (1, 2). O vetor de r mais próximo de ~v1 possui norma igual a: (a) √ 5 (b) 1√ 5 (c) √ 2 (d) 3√ 5 (e) Não sei. 12. Seja A n×n. Se dim(Im(A)) < n então 0 é autovalor de AT . (a) A afirmativa é Verdadeira. (b) A afirmatica é Falsa. (c) Não sei. 13. Se Det(A) = 0, então ou A possui pelo menos uma linha nula, ou A possui pelo menos uma coluna nula. (a) A afirmativa é Falsa. (b) A afirmatica é Verdadeira. (c) Não sei. 14. A é uma matriz m× n, x ∈ Rn e y ∈ Rm. Então 〈Ax, y〉 = 〈 x,AT y 〉 , onde os produtos internos são os produtos internos usuais de Rm e Rn (a) A afirmatica é Falsa. (b) A afirmativa é Verdadeira. (c) Não sei. 15. Seja A uma matriz m×n, com m > n. Então Ax = b pode não ter solução, mas ATAx = AT b sempre tem solução. (a) A afirmatica é Falsa. (b) A afirmativa é Verdadeira. (c) Não sei. 16. Seja A uma matriz quadrada qualquer. Se ~v ∈ Núcleo (A), então ~v ∈ Núcleo (AT ). (a) A afirmativa é Falsa. (b) A afirmatica é Verdadeira. (c) Não sei. 17. β = {(1, 1, 1), (−1,−1, 2), (1,−1, 0)} é uma base or- togonal de R3. A soma das coordenadas de ~v = (2, 0, 1) na base β são: (a) 3 (b) −3 (c) 2 (d) 0 (e) Não sei. 18. Sejam A e B matrizes quadradas n× n. Se A não é injetiva, então Det(AB) = 0. (a) A afirmatica é Falsa. (b) A afirmativa é Verdadeira. (c) Não sei. 19. Sejam α = (1, 0), (0, 1) e β = {(5, 3), (7, 4)} duas ba- ses de R2. A matriz de mudança da base α para a base β é igual a (a) [ 5 7 3 4 ] (b) [ −4 3 7 −5 ] (c) [ −4 7 3 −5 ] (d) [ 5 3 7 4 ] (e) Não sei. Nome: Teste 481, pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Gregório, Luiz Carlos, Mario, Milton, Monique e Umberto Data: 12 de julho de 2013 Terceira Prova 1. Considere no espaço vetorial P2 (isto é, os polinômios de grau ≤ 2) o produto interno dado por < p,q >= p(0)q(0)+p(1)q(1)+p(2)q(2). Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) p(x) = x2−x e q(x) = x2−2x são ortogonais (b) p(x) = x2 e q(x) = x são ortogonais (c) p(x) = x2 − x e q(x) = x2 + x são ortogonais (d) p(x) = x2 e q(x) = 2x− 1 são ortogonais 2. Considere o produto interno usual do Rn e seja S um conjunto de vetores não nulos. Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) Se S é linearmente dependente então os vetores de S não podem ser todos ortogo- nais entre si (b) Se S é linearmente independente então os vetores de S são todos ortogonais entre si (c) Se S é linearmente independente então pelo me- nos dois vetores de S são ortogonais entre si (d) Se não existirem dois vetores de S ortogonais entre si então S é linearmente dependente 3. Suponha que a matriz A é 3 × 3 e que sua imagem é gerada pelo vetor (1, 1, 1). Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) O núcleo de AT é o conjunto de soluções de x+ y + z = 0 (b) O núcleo de AT é a reta gerada pelo vetor (−1,−1,−1) (c) A imagem de AT é o conjunto de soluções de x+ y + z = 0 (d) O núcleo de A é o conjunto de soluções de x + y + z = 0 4. Dizemos que a matriz A é anti-simétrica se A = −AT e simétrica se A = AT . Assinale a afirmativa FALSA: (a) Se A é simétrica e triangular então A é a matriz nula (b) Se A é simétrica e anti-simétrica então A é a matriz nula (c) Se A é anti-simétrica e triangular então A é a matriz nula (d) Se A é anti-simétrica e diagonal então A é a matriz nula 5. Seja A uma matriz qualquer. Assinale a afirmativa FALSA: (a) Se A é injetora então AT é injetora (b) Se A é inversível então AT é inversível (c) Se A é diagonalizável então AT é diagonalizável (d) Se A é simétrica então AT é simétrica 6. Seja pA o polinômio característico da matriz A. As- sinale a afirmativa FALSA: (a) Se todas as raízes de pA são reais então A é diagonalizável (b) Se todas as raízes de pA são complexas então A não tem autovetores (c) Se todas as raízes de pA são iguais então A tem um autovetor (d) As raízes de pA são iguais às raízes de pAT 7. Suponha que a matriz A3×3 tem dois autovalores dis- tintos, λ1 e λ2, e que v = (1, 1, 0) e w = (0, 1, 1) são autovetores associados ao autovalor λ1. Qual dos vetores abaixo poderia ser um autovetor associado a λ2? (a) (1, 2, 2) (b) (1, 2, 1) (c) (−1, 0, 1) (d) (−1, 1, 2) 8. Considere a matriz A = [ 1 −2 1 3 ] . Quais são os seus autovalores? (a) 2− i e i+ 2 (b) i e −i (c) 1− i e i+ 1 (d) −i− 1 e i− 1 9. Se λ1 = −2, λ2 = −1 e λ3 = 0 são os autovalores de uma matriz A, então os autovalores de (A+ I)200 são: (a) 1, 1 e 0 (b) 1,−1 e 0 (c) −(2200), 1 e 0 (d) 2200, 1 e 0 10. Seja T : R2 → R2 uma transformação linear que mul- tiplica o vector (−1, 1) por 4 e o vetor (1, 2) por 14 . Seja A a matriz de T na base canônica. Calcule a soma dos elementos da primeira linha de A. (a) 32 (b) − 43 (c) 0 (d) 14 Gabarito Pág. 1 11. Seja P3 os espaço dos polinômios de grau ≤ 3, com um produto interno dado. O complemento ortogonal do espaço gerado pelos vetores {x − 1, x + 1, x2 − 1} tem dimensão: (a) 1 (b) 0 (c) 2 (d) 3 12. Seja T a projeção ortogonal do R3 no plano 2x+3y− z = 0, seguida da multiplicação por 4. Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) Os autovalores de T são 4, 4 e 0 (b) Os autovalores de T são 4, 1 e 0 (c) Os autovalores de T são 4, -4 e 0 (d) Os autovalores de T são 4, 0 e 0 13. Considere o produto interno usual de R4. Calcule a projeção ortogonal do vetor (0, 0, 1, 0) à reta na dire- ção do vetor (1, 1, 1, 1). (a) ( 14 , 1 4 , 1 4 , 1 4 ) (b) ( 12 , 1 2 , 1 2 , 1 2 ) (c) ( 34 , 3 4 , 3 4 , 3 4 ) (d) (1, 1, 1, 1) 14. Considere o produto interno usual de R4 e sejam u = (2, 0, 1,−1) e v = (2, 1, 1, 1). Calcule a distância de u a v. (a) √ 5 (b) 5 (c) 1 (d) −1 15. Seja A = −2 1 −10 5 2 0 0 −1 . O vetor (−2, α, β) é um autovetor associado ao autovalor 5. O valor de α+ β é: (a) −14 (b) −8 (c) −10 (d) −12 16. A equação que modela um determinado fenômeno fí- sico é dada pela função f(x) = ax3+b. Alguns experi- mentos foram realizados com os seguintes resultados: x y -1 -4 0 1 1 12 Os valores de a, b de forma a obter a melhor aproxi- mação no sentido dos mínimos quadrados são: (a) a = 8, b = 3 (b) a = 1, b = 103 (c) a = 4, b = 73 (d) a = 2, b = 7 Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Cesar, Flavio, Luiz Carlos, Mar- cello, Mario, Milton, Monique e Paulo Data: 29 de novembro de 2013 Terceira Prova 1. Sabendo que o vetor (1, 2) é um autovetor da matriz A = [ a 1 2 d ] com autovalor associado igual a 3, então a+ d é: (a) a+ d = 3 (b) a+ d = 5 (c) a+ d = 7 (d) a+ d = 1 2. Seja T : R2 → R2 uma reflexão ortogonal em relação a uma reta. Sabendo-se que v = (−1, 4) é um auto- vetor associado ao autovalor 1, a matrix de T na base canônica é dada por: (a) [ − 1517 − 8 17 − 817 15 17 ] (b) [ − 1213 − 5 13 − 513 12 13 ] (c) [ − 35 − 4 5 − 45 3 5 ] (d) [ − 45 − 3 5 − 35 4 5 ] 3. Seja T : R2 → R2 uma reflexão do plano R2 sobre uma reta. Então seu polinômio característico p(λ) é: (a) p(λ) = λ2 − 1 (b) p(λ) = (λ− 1)2 (c) p(λ) = λ2(λ− 1) (d) p(λ) = λ(λ− 1) 4. Seja T : R3 → R3 linear e β = {v1,v2,v3} base do R3 tal que T (v1) = 7v1, T (v2) = v1 + 3v3 e T (v3) = v1−2v3. Qual dentre as matrizes abaixo é a representação matricial de T com a base β no domínio e contradomínio? (a) A = 7 1 10 0 0 0 3 −2 . (b) A = 7 0 00 4 0 0 0 −1 . (c) A = 7 001 0 3 1 0 −2 . (d) A = 7 1 10 0 0 1 3 −2 . 5. Dada a matriz A = 1 2 03 0 0 0 0 2 , os autovetores de A associados ao menor autovalor de A são da forma: (a) t(2,−3, 0), t 6= 0. (b) t(0, 0, 1), t 6= 0. (c) t(1, 1, 0), t 6= 0. (d) t(1, 2, 0), t 6= 0. 6. Seja S = {(x, y, z) ∈ R3| − 2 z + 2 y + x = 0} e b = (1, 1, 2). A soma das coordenadas do vetor de S mais próximo de b é (a) 379 (b) 43 (c) 349 (d) 269 7. Dado A = 1 2 b3 a 9 2 4 6 e sabendo que o Núcleo(A) tem dimensão igual a 2, qual o valor de a+ b? (a) a+ b = 9. (b) a+ b = 6 (c) a+ b = 2 (d) a+ b = 4 8. Um experimento de laboratório é modelado pela equação y(x) = α+ βx3. Se os valores experimentais medidos para (x, y(x)) são (−2,−32), (0, 6) e (2, 32), então o modelo que melhor ajusta os dados experi- mentais (no sentido dos mínimos quadrados) é: (a) y(x) = 4− 2x3 (b) y(x) = 2− x3 (c) y(x) = 4 + 2x3 (d) y(x) = 2 + 4x3 9. Sejam α = {(1, 0), (0, 1)} e β = {(5, 3), (7, 4)} duas bases de R2. A matriz de mudança da base α para a base β é igual a (a) [ −4 7 3 −5 ] (b) [ 5 7 3 4 ] (c) [ −4 3 7 −5 ] (d) [ 5 3 7 4 ] Gabarito Pág. 1 10. Se A = [ 1 −1 1 1 ] , qual dentre as matrizes abaixo é igual a A10 (a) A = [ 0 −32 32 0 ] . (b) A = [ −32 −32 32 −32 ] . (c) A = [ −64 0 0 −64 ] . (d) A = [ −64 64 −64 −64 ] . 11. Considere as afirmativas: I Toda matriz triangular superior é diagonalizá- vel. II A matriz a d ed b f e f c é diagonalizável. (a) Apenas a afirmativa II é verdadeira. (b) Apenas a afirmativa I é verdadeira. (c) Ambas as afirmativas são falsas. (d) Ambas as afirmativas são verdadeiras 12. A é uma matriz que projeta cada vetor de R3, ortogo- nalmente, sobre o plano −z+ 2 y+ x = 0. A segunda coluna da matriz A é: (a) [ − 13 1 3 1 3 ]T (b) [−2 2 2]T (c) [ 1 3 − 1 6 0 ]T (d) [ 1 6 1 3 5 6 ]T 13. Seja T : P2 → P3 uma transformação linear tal que T (x2 + 2x+ 3) = 2x3 + 1x2 + 2x+ 1 T (x2 + x+ 3) = 2x3 + 0x2 + 2x+ 0 T (x2 + 2x+ 4) = 1x3 + 1x2 + 1x+ 1 Qual o valor de T (x)? (a) x2 + 1 (b) −x3 − x (c) −x2 − 1 (d) 2x3 + 2x 14. Dois estudantes de álgebra linear tiveram que verifi- car a proposição "o vetor zero de um espaço vetorial com produto interno é ortogonal a todos os demais vetores". Cada um iniciou a sua argumentação da seguinte maneira: I Estudante A: < v,~0 >=< v, 0u >= ... II Estudante B: < v,~0 >=< v,~0 +~0 >= ... Quem conseguiu comprovar a proposição? (a) Ambos os estudantes. (b) Somente o estudante A. (c) Somente o estudante B. (d) Nenhum dos estudantes. 15. A é uma matriz 7×7 cujas colunas geram um espaço de dimensão igual a 5. Qual a dimensão do Núcleo de A? (a) 2 (b) 1 (c) 3 (d) 4 16. Seja T a transformação linear representada pela ma- triz A = [ 4 2 2 1 ] . A imagem por T da reta x− y = 0 é: (a) 3x− 6 y = 0 (b) 4x− 6 y = 0 (c) 4x− 7 y = 0 (d) 3x− 7 y = 0 17. Qual dos argumentos abaixo é aceitável? (a) Se X1 e X2 são soluções de AX = B, então Xs = (X1 +X2) é solução de AX = 2B, pois AXs = A(X1 +X2) = A(X1) +A(X2). (b) Se λ é autovalor de A, então λ−1 é autovalor de A−1, pois Av = λv ⇐⇒ (Av)−1 = (λv)−1 ⇐⇒ A−1v−1 = λ−1v−1. (c) Suponha que λ 6= 0 é autovalor de A e ~v 6= ~0 é um autovetor associado. Então, como A~v = λ~v, podemos concluir que A = λ (d) det(A−1) = 1det(A) , pois det(A −1) = det( 1A ) = 1 det(A) . Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno Costa, Luiz Carlos Guimarães, Mário de Oliveira, Milton Ramirez, Monique Car- mona, Nilson Bernardes e Nilson Roberty Data: 15 de maio de 2014 Terceira Prova 1. A imagem de AT é o plano 3x+ y− 3z = 0. Sabendo que A = 2 a −1* * −1 2 * * , então o valor de a é: (a) −9 (b) 9 (c) 10 (d) −10 2. Seja V o espaço formado pelas combinações lineares das funções {e2x, 2xe2x}. Considere em V a trans- formação linear T que a cada vetor associa a derivada dessa função. Então: (a) T tem dois autovalores distintos e duas direções de autovetores (b) T tem dois autovalores iguais e apenas uma di- reção de autovetores (c) T tem dois autovalores iguais e duas direções de autovetores (d) T tem autovalores complexos 3. Considere o conjunto de polinômios de grau 2, P2, dotado do produto interno 〈p,q〉 = p(−1)q(−1) + p(0)q(0) + p(1)q(1). Seja S = 〈 x2 〉 . Assinale o con- junto que não está completamente contido em S⊥. (a) {x2 − 1, 2x2 + 3x+ 2, x} (b) {3x2 − 3x− 3, 5x, x2 − 1} (c) {x2 − 1, 8x, 2x2 − 3x− 2} (d) {2x2 − 2, 0, x2 + 2x− 1} 4. Qual das matrizes abaixo possui imagem contida no plano x+ y + z = 0 (a) 1 2 1−2 1 2 1 −3 −3 (b) 1 −2 12 1 −3 1 2 −3 (c) 1 2 31 2 3 1 2 3 (d) 1 2 1−2 1 2 2 −2 −2 5. Seja R : R2 → R2 uma reflexão pela reta y = x e S : R2 → R2 uma projeção na reta y = x. Qual o polinômio característico p(λ) de T = RS? (a) p(λ) = λ(λ− 1) (b) p(λ) = (λ+ 1)2 (c) p(λ) = λ2 (d) p(λ) = λ(λ+ 1) 6. Considere o produto interno F : R3 × R3 → R, x = (x1, x2, x3), y = (y1, y2, y3), definido por F (x,y) = 2x1y1 − x1y2 − x2y1 + x2y2 + x3y3. Determine a soma das entradas da projeção ortogonal do vetor (2, 0, 0) na direção do vetor (1, 2, 1). (a) 0 (b) 4 (c) 1 (d) 3 7. Seja A uma matriz n × n. Assinale a alternativa FALSA: (a) Se A2 = I então o único autovalor de A é 1 (b) Se Det(A) = 0 então zero é autovalor de A (c) Se A2 = A então os autovalores de A só podem ser 0 ou 1 (d) Se as colunas de A são linearmente independen- tes então zero não é um autovalor de A 8. SejaA = [ −2 4 0 1 −2 0 ] . Indique a alternativaVER- DADEIRA (a) O complemento ortogonal ao espaço ge- rado pelas colunas de A é {(x, 2x), x ∈ R} (b) O complemento ortogonal ao núcleo de AT é {(x, 2x), x ∈ R} (c) O complemento ortogonal ao espaço gerado pelas linhas de A é {(x, 2x), x ∈ R} (d) O complemento ortogonal ao núcleo de A é {(x, 2x), x ∈ R} 9. A dimensão da imagem de A é 2 e seu polinômio característico é p(λ) = −λ2(λ − 1). Assinale a alter- nativa VERDADEIRA (a) A dimensão do autoespaço associado ao autovalor zero é igual a 1. (b) Det(A+ I) = 0 (c) A matriz A é diagonalizável (d) A dimensão do autoespaço associado ao autova- lor 1 é igual a 2. Gabarito Pág. 1 10. Quais são todos os valores de a ∈ R para os quais o operador linear T : R3 → R3 dado por T (x, y, z) = (ax+ 2ay + z, ay + 2 z, ax+ y − z) é invertível? (a) a 6∈ {0, 1} (b) a 6= 0 (c) a 6∈ {0,−1} (d) a qualquer 11. A = 56 13 − 161 3 1 3 1 3 − 16 1 3 5 6 é a matriz que realiza a proje- ção ortogonal em um subespaço W . O autoespaço associado ao autovalor de menor módulo é: (a) A reta na direção do vetor (1,−2, 1) (b) x− 2y + z = 0 (c) x+ y − 2z = 0 (d) A reta na direção do vetor (1, 1,−2) 12. A transformação linear T realiza a projeção ortogonal dos vetores de R3 no plano 2x− 5y+8z = 0, seguida da multiplicação por 2. Então é FALSO afirmar que: (a) 1 e 0 são autovalores de T (b) T é diagonalizável (c) T não é invertível (d) O posto de T é igual a 2 13. Sabemos que v é um vetor de R3 e as projeções orto- gonais de v nos vetores u1 e u2 são respectivamente (1,0,2) e (2,1,1). Considere as afirmativas: I A projeção ortogonal do vetor v no subespaço gerado por {u1,u2} é (3,1,1). II Se v não pertencer ao subespaço gerado por {u1,u2}, então {v,u1,u2} formam uma base para o R3 (a) A afirmativa I é falsa e a II é verdadeira (b) A afirmativa I é falsa e a II é falsa (c) A afirmativa I é verdadeira e a II é verdadeira (d) A afirmativa I é verdadeira e a II é falsa 14. Seja A uma matriz n× n. posto(A) é a dimensão da imagem de A. Considere as afirmativas: I. A~x = ~0 se e somente se ATA~x = ~0. II. posto(A) = posto(ATA). (a) A afirmativa (I.) é verdadeira e (II.) é ver- dadeira. (b) A afirmativa (I.) é verdadeira e (II.) é falsa. (c) A afirmativa (I.) é falsa e (II.) é falsa. (d) A afirmativa (I.) é falsa e (II.) é verdadeira. 15. Sejam A e B matrizes quadradas de mesma ordem. Sabendo-se que detA = 4 e detB = 2, podemos garantir que: (a) det(AB) = 8 e det(AB−1) = 2 (b) det(A+B) = 6 e det(A−B) = 2 (c) det(A+B) = 6 e det(AB) = 8 (d) det(A−B)= 2 e det(AB−1) = 2 16. Considere a matriz 1 2 −20 −1 1 −4 0 0 . Afirmamos que existem uma matriz invertível P e uma matriz diagonal D tais que P−1AP = D. Qual dos itens abaixo nos dá P e D corretas? (a) P = 0 −3 −31 1 2 1 4 −4 e D = 0 0 00 3 0 0 0 −3 (b) P = 0 −3 −31 1 2 1 4 −4 e D = −3 0 00 3 0 0 0 0 (c) P = −3 0 −31 1 2 4 1 −4 e D = −3 0 00 3 0 0 0 0 (d) P = −3 0 −31 1 2 4 1 −4 e D = 0 0 00 3 0 0 0 −3 Gabarito Pág. 2 UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro IM - Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II - MAE 125 Professor: Francesco Noseda, Luiz Carlos Guima- rães, Mário de Oliveira, Milton Ramirez Data: 25 de fevereiro de 2016 Prova III - 2015/02 (out) 1. Quais valores de α e β fazem com que o sistema linear a seguir tenha solução única? 1 −3 2 3 −2 9 −5 −6 −1 0 −3 + α −3 2 0 2 12 x y z w = 0 1 2 + β 2 (a) α 6= 2, β ∈ R (b) α 6= 1, β ∈ R (c) α = 3, β 6= −2 (d) α 6= 1, β = −3 2. Se as coordenadas de um vetor ~v na base β = {(1, 0, 0), (2,−1,−1), (−1, 1, 0)} são [~v]β = (2, 5,−2), então as coordenadas de ~v na base canônica são: (a) [~v]ε = (14,−7,−5) (b) [~v]ε = (5, 2, 7) (c) [~v]ε = (2, 1, 3) (d) [~v]ε = (12, 0, 2) 3. Calcule a soma dos módulos dos autovalores da matriz−9 12 1−6 9 −1 0 0 3 (a) 9 (b) 10 (c) 7 (d) 11 4. Seja W o espaço gerado pelas linhas de 1 1 −2 1 1 −1 −1 −1 3 9 −9 9 −3 3 3 3 . Qual a dimensão do comple- mento ortogonal de W? (a) 2 (b) 1 (c) 3 (d) 0 5. Considere a matriz A = [ −8 3 −18 7 ] . Qual é a direção do vetor associado ao autovalor de maior módulo (a) A direção do vetor (−1,−2) (b) A direção do vetor (1, 3) (c) A direção do vetor (1,−2) (d) A direção do vetor (−1, 3) 6. Considere o produto interno F : R3 × R3 → R, v = (x1, y1, z1), u = (x2, y2, z2), definido por F (v,u) = 2x1x2 − 2x1z2 + y1y2 − 2x2z1 + 3z1z2. Determine a distância entre o vetor (0, 0, 2) e o vetor (2,−1, 1). (a) 2 √ 5 (b) √ 42 (c) √ 10 (d) 3 √ 5 7. Considere o produto interno usual de R4. Calcule a projeção ortogonal do vetor (2, 2, 2, 2) no subespaço gerado pelo vetor (−2, 1, 2, 1). (a) (− 45 , 2 5 , 4 5 , 2 5 ) (b) (− 65 , 3 5 , 6 5 , 3 5 ) (c) (− 85 , 4 5 , 8 5 , 4 5 ) (d) (− 25 , 1 5 , 2 5 , 1 5 ) 8. Para quais valores de α os vetores v = (1, 0, 1, α) e u = (α, 20,−11, 0) NÃO SÃO ortogonais entre si? (a) α 6= 11 (b) α = 11 (c) α = −11 (d) α 6= −11 9. Em Rn com o produto interno usual, seja W um su- bespaço não trivial. Sejam PW e RW respectivamente a projeção e a reflexão ortogonais com respeito a W . Considere as seguintes afirmações: (I) ~u+RW (~u) é ortogonal a W . (II) ||~u+ PW (~u)||2 = ||~u||2 + ||PW (~u)||2. Qual das opções abaixo é CORRETA? (a) A afirmativa (I) é falsa e (II) é falsa. (b) A afirmativa (I) é falsa e (II) é verdadeira. (c) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é falsa. (d) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é verdadeira. Gabarito Pág. 1 10. Seja V um espaço vetorial de dimensão n. Considere as seguintes afirmações: (I) Todo conjunto gerador de V é linearmente inde- pendente. (II) Dados dois subespaços de V , a dimensão do subespaço obtido pela interseção entre eles não pode ser maior que n. Qual das opções abaixo é CORRETA? (a) A afirmativa (I) é falsa e (II) é verdadeira. (b) A afirmativa (I) é falsa e (II) é falsa. (c) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é verdadeira. (d) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é falsa. 11. Considere as seguintes afirmações: (I) O núcleo e a imagem de uma matriz real Ak×n são subespaços do Rn e a soma de suas dimen- sões é igual a n. (II) O conjunto formado pelas somas de todos os possíveis múltiplos de p(x) = 2x3 + 3x − 2 e de q(x) = x3+x2+x−1 é um subespaço do espaço de polinômios. Qual das opções abaixo é CORRETA? (a) A afirmativa (I) é falsa e (II) é verdadeira. (b) A afirmativa (I) é falsa e (II) é falsa. (c) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é verdadeira. (d) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é falsa. 12. Considere as seguintes afirmações: (I) Um conjunto de vetores é linearmente indepen- dente se nenhum deles é múltiplo escalar dos de- mais. (II) Se U = {u1, ...,ul} e W = {w1, ...,wk} são dois conjuntos linearmente dependentes, então podemos ter U ∩W linearmente independente. Qual das opções abaixo é CORRETA? (a) A afirmativa (I) é falsa e (II) é verdadeira. (b) A afirmativa (I) é falsa e (II) é falsa. (c) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é verdadeira. (d) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é falsa. 13. Em um espaço vetorial munido com produto interno, considere as seguintes afirmações: (I) Qualquer conjunto ortogonal de vetores não nu- los é linearmente dependente. (II) Dados dois vetores não nulos ~u e ~v, temos ||~u+ ~v||2 = ||~u||2 + ||~v||2. Qual das opções abaixo é CORRETA? (a) A afirmativa (I) é falsa e (II) é falsa. (b) A afirmativa (I) é falsa e (II) é verdadeira. (c) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é falsa. (d) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é verdadeira. 14. Considere as seguintes afirmações: (I) Seja A uma matriz 7 × 7 não diagonalizável, então A possui 7 autovetores linearmente inde- pendentes. (II) Se uma matriz é diagonalizável, então ela é simétrica. Qual das opções abaixo é CORRETA? (a) A afirmativa (I) é falsa e (II) é falsa. (b) A afirmativa (I) é falsa e (II) é verdadeira. (c) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é falsa. (d) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é verdadeira. 15. Considere as seguintes afirmações: (I) Os autovalores de uma matriz são os mesmos da sua forma escalonada. (II) Se λ 6= 0 é autovalor de A, uma matriz in- vertível, então λ−1 é autovalor de A−1 com os mesmos autovetores de A. Qual das opções abaixo é CORRETA? (a) A afirmativa (I) é falsa e (II) é verdadeira. (b) A afirmativa (I) é falsa e (II) é falsa. (c) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é verdadeira. (d) A afirmativa (I) é verdadeira e (II) é falsa. Gabarito Pág. 2 Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno Costa, Paulo Goldfeld e Cesar Niche Data: 17 de Novembro de 2015 Terceira Prova 1. Considere a base ortogonal β = {(1, 1, 1, 1, 1), (1, 0, 0, 0,−1), (0, 1, 0,−1, 0), (1, 1,−4, 1, 1), (1,−1, 0,−1, 1)}. A quinta coorde- nada do vetor ~v = (0, 5, 15, 5,−10) com relação à base β é: (Dica: use a ortogonalidade da base para evitar contas!) (a) −5 (b) 3 (c) 0 (d) −3 2. Questão EXTRA Seja P2 o espaço vetorial dos polinômios da forma p(x) = a0 + a1x + a2x 2 e seja P3 o espaço vetorial dos polinômios da forma p(x) = a0 + a1x + a2x2 + a3x 3. Em ambos os espaços, defina a forma bilinear 〈p, q〉 = p(−1)q(−1) + p(0)q(0) + p(1)q(1). Considere as afirmações: I. 〈·, ·〉 é um produto interno em P2. II. 〈·, ·〉 é um produto interno em P3. (a) I é verdadeira, II é falsa. (b) Ambas são verdadeiras. (c) Ambas são falsas. (d) I é falsa, II é verdadeira. 3. A projeção ortogonal do vetor (13,−12,−14) sobre o plano z = 4x− 5y é o vetor: (a) (1, 3,−11) (b) (12,−15,−3) (c) (4,−5,−1) (d) (6,−5, 7) 4. Seja A =MDM−1: A = −5 3 14−2 1 5 0 0 1 ︸ ︷︷ ︸ M 1 0 00 4 0 0 0 0 ︸ ︷︷ ︸ D 1 −3 12 −5 −3 0 0 1 ︸ ︷︷ ︸ M−1 . Seja ~v = (12, 4, 1). Quando n tende a infinito, a di- reção de An~v converge para a direção da reta: (a) span{(3, 1, 0)} (b) span{(14, 5, 1)} (c) span{(−3,−5, 0)} (d) span{(9, 3, 1)} 5. Seja H um subespaço de V e ~w ∈ V . Sejam ~u e ~v as projeções de ~w em H e H⊥, respectivamente: I. ~w = ~u+ ~v II. ||~w|| = ||~u||+ ||~v|| (a) I é verdadeira, mas II é falsa. (b) I e II são verdadeiras. (c) I e II são falsas. (d) I é falsa, mas II é verdadeira. 6. Qual dos sistemas abaixo sempre possui solução? (a) AT~x = ~b, onde ~b ∈ N(A)⊥. (b) A~x = ~b, onde ~b ∈ Im(A)⊥. (c) A~x = ~b, onde ~b ∈ N(A). (d) AT~x = ~b, onde ~b ∈ Im(A). 7. Seja T a projeção ortogonal no plano x+2y+3z = 0. Assinale abaixo um vetor que NÃO É AUTOVETOR de T : (a) (−1, 3, 3) (b) (−2, 1, 0) (c) (−5, 1, 1) (d) (1, 2, 3) 8. Seja T uma transformaçãolinear tal que T (1, 2, 3) = (0, 0, 0): I. T pode ser uma reflexão por um plano de R3. II. T pode ser uma reflexão por uma reta de R3. (a) I e II são falsas. (b) I e II são verdadeiras. (c) I é verdadeira, mas II é falsa. (d) I é falsa, mas II é verdadeira. 9. Seja 0 < θ < π. I. Se T : R2 → R2 é uma rotação de θ radianos centrada na origem, então T não possui autovetores. II. Se R : R3 → R3 é uma rotação de θ radianos, em torno de um eixo passando pela origem, então R não possui autovetores. (a) I é verdadeira, mas II é falsa. (b) I e II são verdadeiras. (c) I é falsa, mas II é verdadeira. (d) I e II são falsas. 10. Dado o produto interno em P1 (espaço dos polinô- mios da forma p(x) = ax + b) definido por 〈p, q〉 = p(−1)q(−1)+p(1)q(1), assinale o polinômio que é or- togonal a x+ 1: (a) x− 1 (b) x (c) 2x+ 1 (d) x+ 2 Gabarito Pág. 1 11. Sejam a e b números não nulos e c e d números quais- quer. O sistema: { 113x+ 111y + az = c 217x+ 219y + bz = d (a) sempre tem várias soluções. (b) nunca tem solução. (c) só tem solução se a 6= b. (d) só tem solução se c− d+ a− b 6= 0. 12. Assinale o vetor mais próximo de (1, 1, 1, 1, 1) segundo o produto interno padrão de R5. (a) (0,−1, 1,−1, 1) (b) (−1, 1,−1, 1,−1) (c) (1,−1,−1,−1,−1) (d) (0,−1,−1, 0, 1) 13. Considere a matriz A = [ 2 1 1 2 ] Assinale o vetor de menor norma de acordo com o produto interno 〈·, ·〉A, definido por 〈~u,~v〉A = uTAv. (a) (1,−2) (b) (0, 2) (c) (−2,−1) (d) (2, 1) 14. Seja S = {~u,~v} um conjunto ortonormal. I. ‖~u+ ~v‖ = √ 2 II. ‖~u− ~v‖ = √ 2. (a) I e II são verdadeiras. (b) I e II são falsas. (c) I é verdadeira, mas II é falsa. (d) I é falsa, mas II é verdadeira. 15. Seja r uma reta em R2 que não passa pela origem. I. r pode ser a imagem de alguma transformação li- near T : R2 → R2 II. r pode ser o núcleo de alguma transformação linear T : R2 → R2. (a) I e II são falsas. (b) I e II são verdadeiras. (c) I é verdadeira, mas II é falsa. (d) I é falsa, mas II é verdadeira. 16. Os autovalores da matriz [ −2 4 −8 10 ] são: (a) 2 e 6 (b) 2 e 7 (c) 3 e 8 (d) 3 e 6 Gabarito Pág. 1 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno Costa, Luiz Carlos Guimarães, Mário de Oliveira, Milton Ramirez, Monique Car- mona, Nilson Bernardes e Nilson Roberty Data: 3 de junho de 2014 Quarta Prova 1. Considere o produto interno F : R3 × R3 → R, x = (x1, x2, x3), y = (y1, y2, y3), definido por F (x,y) = 3x1y1 − x1y2 − x2y1 + 2x2y2 + x3y3. Determine a soma das entradas da projeção ortogonal do vetor (0, 0, 2). na direção do vetor (1, 1, 2). (a) 167 (b) 258 (c) 58 (d) 87 2. Seja A uma matriz n×n. Sabendo que A3 = A então os únicos autovalores possíveis de A são: (a) −1, 0, 1 (b) − √ 2, 0, √ 2 (c) − √ 2, 1, √ 2 (d) − √ 3, 1, 0 3. A dimensão do núcleo de A− 2I é 1 e seu polinômio característico é p(λ) = (λ − 2)2(λ + 2). Assinale a alternativa VERDADEIRA (a) A dimensão do autoespaço associado ao autovalor 2 é igual a 1 (b) Det(A) = 0 (c) A matriz A é diagonalizável (d) A dimensão do autoespaço associado ao autova- lor 2 é igual a 2 4. Quais são todos os valores de a ∈ R para os quais o operador linear T : R3 → R3 dado por T (x, y, z) = (ax+2ay+2z, ay+z, ax+2y−z) NÃO é invertível? (a) a ∈ {0,−2} (b) a ∈ {0, 2} (c) a = 0 (d) a qualquer 5. A = 67 − 27 − 37− 27 37 − 67 − 37 − 6 7 − 2 7 é a matriz que realiza a re- flexão ortogonal em um subespaço W . O autoespaço associado ao autovalor negativo é: (a) A reta na direção do vetor (1, 2, 3) (b) x+ 2y + 3z = 0 (c) A reta na direção do vetor (1, 3, 2) (d) x+ 3y + 2z = 0 6. A transformação linear T realiza a reflexão ortogonal dos vetores de R3 pelo plano x+y−z = 0, seguida da multiplicação por 3. Então é FALSO afirmar que: (a) 1 e -1 são autovalores de T (b) T é diagonalizável (c) T é invertível (d) Dimensão do núcleo de T é igual a 0 7. Seja u = (u1, u2) e v = (v1, v2). Consi- dere a forma quadrática dada por F (u,v) = [u1u2] [ −1 −1 −1 −1 ] [ v1 v2 ] e assinale a alternativa VERDADEIRA (a) Existe v 6= 0 tal que F (v,v) = 0 (b) Existem u e v tal que F (u,u) < 0 e F (v,v) > 0 (c) F (v,v) > 0 para todo v 6= 0 (d) F (v,v) < 0 para todo v 6= 0 8. Seja R : R2 → R2 uma projeção na reta y + 2 x = 0 e S : R2 → R2 uma reflexão pela reta - x +2 y = 0. Qual o polinômio característico p(λ) de T = SR? (a) p(λ) = λ(λ+ 1) (b) p(λ) = λ(λ− 1) (c) p(λ) = (λ+ 1)2 (d) p(λ) = λ2 (e) 3 9. Seja A = 1 1 1−1 0 −2 1 2 0 . Indique a alternativa VERDADEIRA (a) O complemento ortogonal ao espaço ge- rado pelas linhas de A é {(−2x, x, x), x ∈ R} (b) O complemento ortogonal ao núcleo de AT é {(−2x, x, x), x ∈ R} (c) O complemento ortogonal ao núcleo de A é {(−2x, x, x), x ∈ R} (d) O complemento ortogonal ao espaço gerado pelas colunas de A é {(−2x, x, x), x ∈ R} 10. Seja T uma transformação linear T : R6 → R7 cuja dimensão do núcleo é 1. A dimensão do espaço orto- gonal à imagem de T é: (a) 2 (b) 5 (c) 4 (d) 3 Gabarito Pág. 1 11. Seja y = ax+ b a reta que melhor ajusta os dados da tabela abaixo, no sentido dos mínimos quadrados. x y 1 −1 0 1 −1 −2 2 0 Então o coeficiente a vale: (a) 25 (b) 710 (c) − 710 (d) − 25 12. Considere o sistemaA~x = ~b, onde~b pode ser um vetor qualquer. Sabendo que os autovalores de A são 1,−1, e 0, podemos afirmar que: (a) O sistema nem sempre tem solução (b) O sistema tem sempre mais de uma solução (c) O sistema nunca tem solução (d) O sistema sempre tem solução única. 13. Seja T uma transformação linear com determinante nulo. O que podemos afirmar sobre T? (a) T não é uma reflexão ortogonal (b) T não é uma projeção ortogonal (c) T é uma rotação (d) T é uma expansão homogênea 14. Uma matriz é dita ortogonal se a sua matriz in- versa é igual a sua matriz transposta. A matriz A = 1√ 3 1√ 3 1√ 3 1√ 3 − 1√ 3 − 1√ 3 1√ 3 − 1√ 3 1√ 3 é: (a) simétrica e invertível, mas não é ortogonal (b) simétrica, invertível e ortogonal (c) ortogonal e invertível, mas não é simétrica (d) simétrica, mas não é ortogonal e nem é invertível 15. Sejam F o espaço vetorial das funções e D : F → F o operador derivada. Seja T = D − I, onde I é a transformação identidade. Assinale uma função que é autovetor de T : (a) ex (b) sin(x) (c) log(x) (d) x− 1 Gabarito Pág. 1 Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno Costa, Paulo Goldfeld e Cesar Niche Data: 8 de Dezembro de 2015 Quarta Prova 1. Seja A uma matriz 5×3, qual conjunto abaixo contém apenas vetores do R3? (a) Im(AT ) ⋃ N(A) (b) Im(A) ⋃ N(A) (c) Im(A) ⋃ Im(AT ) (d) Im(AT ) ⋃ N(AT ) 2. Seja A uma matriz quadrada. (a) Se A é simétrica, então A é diagonalizável. (b) Se A é diagonalizável, então A é invertível. (c) Se A é invertível, então A é simétrica. (d) Se A é ortogonal, então A é diagonalizável. 3. Calcule o determinante da matriz abaixo: 1 1 0 1 1 3 2 2 0 0 −3 0 2 4 2 5 (a) −12 (b) −21 (c) −20 (d) −11 4. Assinale a matriz cujo núcleo é a reta x − 2y = 0 e cuja imagem está contida no plano x+ y + z = 0 (a) A = 3 −6−1 2 −2 4 . (b) A = [ 3 −1 −2 −6 2 4 ] . (c) A = 3 −6−1 2 −3 6 . (d) A = [ 3 −1 −3 −6 2 6 ] . 5. Considere o sistema A~x = ~b: I. Se não existe solução, então A não é sobrejetiva. II. Se tem várias soluções, então A pode ser injetiva. (a) I é verdadeira, mas II é falsa. (b) I e II são falsas. (c) I e II são verdadeiras. (d) I é falsa, mas II é verdadeira. 6. Assinale a matriz que representa na base canônica do R3 a projeção ortogonal no plano z = x+ y: (a) A = 13 2 −1 1−1 2 1 1 1 2 . (b) A = 13 1 1 −1−1 2 1 1 1 2 . (c) A = 13 −1 1 −11 −1 −1 −1 −1 −1 . (d) A = 13 1 −1 11 2 1 −1 1 2 . 7. Seja H o conjunto dos vetores de R4 cuja soma das duas primeiras coordenadas é zero. EntãoH⊥, o com- plemento ortogonal de H, é: (a) uma reta. (b) um plano. (c) um hiperplano. (d) o R4. 8. Calcule a terceira coluna da inversa da matriz: 1 −1 11 1 0 −1 0 1 (a) 13 [−1, 1, 2] T (b) 13 [1, 1, 2] T (c) 13 [−1, 1,−2]T (d) 13 [1,−1, 2] T 9. Seja H o plano em R4 determinado pelos vetores (1, 0, 0, 0) e (1, 1, 0, 0). Calcule o determinante da ma- triz que representa a reflexão ortogonal por H. (a) 1 (b) −1 (c) 0 (d) 4 10. Seja {~a1,~a2, . . . ,~an} uma base do subespaço H ⊂ Rm e defina a matriz Am×n cuja j-ésima coluna é ~aj . A projeção ortogonal de um vetor ~b sobre o subespaço H, PH(~b), é dada por: (a) A(ATA)−1AT~b (b) (ATA)−1AT~b (c) (I −A(ATA)−1AT )~b (d) (I − (ATA)−1AT )~b Gabarito Pág. 1 11. Seja ε a base canônica de R2 e β a base obtida pela rotação de π/4 radianos no sentido horário dos vetores de �. A matriz de mudança de base de β para ε é: (a) [ 1√ 2 1√ 2 − 1√ 2 1√ 2 ] (b) [ − 1√ 2 1√ 2 1√ 2 1√ 2 ] (c) [ 1√ 2 − 1√ 2 1√ 2 1√ 2 ] (d) [ 1√ 2 1√ 2 1√ 2 − 1√ 2 ] 12. Seja B = {v1, v2} uma base de R2. A transformação linear T está definida através de T (v1) = v2, T (v2) = v1 + v2. Indique a matriz que representa a inversa de T na base B. (a) [ T−1 ] β = [ −1 1 1 0 ] (b) [ T−1 ] β = [ 1 1 −1 0 ] (c) [ T−1 ] β = [ 1 −1 1 0 ] (d) [ T−1 ] β = [ −1 1 0 1 ] 13. Sejam A,B matrizes reais 2× 2 tais que 〈A~x, ~y〉 = 〈~x,B~y〉, ∀~x, ~y ∈ R2, onde 〈~x, ~y〉 é o produto interno euclidiano em R2. Pode-se afirmar que: (a) B = AT (b) B = A (c) B = A−1 (d) B = −A 14. (Questão Extra) Uma matriz é chamada de matriz de permutação se em cada linha e em cada coluna há um único 1 e as demais entradas são todas zeros. Afirma-se: (I) Se M é uma matriz de permutação, então M−1 = MT . (II) Se M−1 = MT , então M é uma matriz de per- mutação. (a) (I) é verdadeira e (II) é falsa (b) (I) e (II) são verdadeiras (c) (I) é falsa e (II) é verdadeira (d) (I) e (II) são falsas 15. Sejam ~v, ~w vetores tais que ‖~v‖ = ‖~w‖ = 1. Considere as afirmativas: (I) ~v + ~w e ~v − ~w são ortogonais. (II) É possível que ‖~v + ~w‖ = ‖~v − ~w‖ = 1. (a) (I) é verdadeira e (II) é falsa. (b) (I) e (II) são verdadeiras. (c) (I) é falsa e (II) é verdadeira. (d) (I) e (II) são falsas. 16. Seja A uma matriz quadrada com determinante nulo: I. A é injetiva. II. A é sobrejetiva. (a) I e II são falsas. (b) I é verdadeira, mas II é falsa. (c) I e II são verdadeiras. (d) I é falsa, mas II é verdadeira. 17. (Questão Extra) Seja P1 o espaço dos polinômios p(x) = ax+b e considere a base β = {2x−2, 2x+2}. Se γ é uma base tal que a matriz de mudança de β para γ é [I]γ←β = [ 1 −2 1 −1 ] , então a base γ é: (a) γ = {−4x, 6x− 2} (b) γ = {−4x− 6, −2} (c) γ = {2x− 2, 2x+ 2} (d) γ = {8, 8x} Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno, Luiz Carlos, Mário, Milton, Mo- nique e Paulo Data: 9 de julho de 2012 Prova FINAL 1. A soma de dois autovetores quaisquer de A é um au- tovetor de A. (a) A afirmativa é Verdadeira. (b) A afirmativa é Falsa. (c) Não sei. 2. Se A~x = ~b não tem solução então ~b não está na ima- gem de A. (a) A afirmativa é Falsa. (b) A afirmativa é Verdadeira. (c) Não sei. 3. Considere os vetores {(1,−4,−1), (1, 0, 1), (1,−2, 0)}. Encontre um vetor de norma 1 ortogonal aos 3 vetores acima. O módulo da soma de suas entradas é igual a: (a) 1√ 3 (b) 5 3 (c) 1 3 (d) 1 6 (e) Não sei. 4. O sistema linear A~x = ~b, A = 1 2 3 0 1 5 1 1 −2 1 0 −6 e ~b = 0 −3 3 5 , possui solução única, cuja soma das entradas é (a) 2 (b) 1 (c) −1 (d) 0 (e) Não sei. 5. Considere vetores ~u,~v, ~w, não nulos, tais que 〈~u,~v〉 = 0 e 〈~v, ~w〉 = 0. Então o espaço gerado por ~u,~v, ~w tem dimensão 3. (a) A afirmativa é Verdadeira. (b) A afirmativa é Falsa. (c) Não sei. 6. Seja β = {x + 1, x − 1, x2 + 1} uma base de P2 (es- paço dos polinômios de grau menor ou igual a 2). O polinômio cujas coordenadas na base β são (2, 3, 3) é (a) 3x2 + x− 2 (b) 3x2 + 5x+ 2 (c) 3x2 − x+ 8 (d) 3x2 − 5x− 2 (e) Não sei. 7. Sejam α = {(1, 0), (0, 1)} e β = {(1,−4), (−3, 13)} duas bases de R2. A matriz de mudança da base α para a base β é igual a: (a) [ 1 −4 −3 13 ] (b) [ 1 −3 −4 13 ] (c) [ 13 3 4 1 ] (d) [ 13 4 3 1 ] (e) Não sei. 8. Se A é uma matriz 5× 3 então a dimensão do núcleo de A é menor ou igual a 3. (a) A afirmativa é Verdadeira. (b) A afirmativa é Falsa. (c) Não sei. 9. Seja a matriz A = 1 2 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 . Uma base para o núcleo de A deve ser formada por: (a) 3 vetores linearmente independentes. (b) 1 vetor não nulo. (c) 4 vetores linearmente independentes. (d) 2 vetores linearmente independentes. (e) Não sei. 10. Calcule a área do paralelogramo dado pelos pontos {(−1, 1), (1, 0), (2, 3), (0, 4)}. (a) 4 (b) 3 (c) 6 (d) 7 (e) Não sei. Nome: Teste 328, pág. 1 11. O polinômio característico de 2 −5 3 2 −9 6 3 −15 10 é pC(λ) = −(λ − 1) 3. Os autovetores de A formam um espaço de dimensão: (a) 0 (b) 2 (c) 1 (d) 3 (e) Não sei. 12. Os autovalores de AT são iguais aos de A. (a) A afirmativa é Verdadeira. (b) A afirmativa é Falsa. (c) Não sei. 13. Seja A = 1 2 3 0 0 4 0 0 0 . Então a núcleo da transposta de A tem dimensão 1. (a) A afirmativa é Falsa. (b) A afirmativa é Verdadeira. (c) Não sei. 14. Os autovalores da transformação T (x, y) = (−x+ 3 y, x+ y) são: (a) {−3, 3} (b) {−4, 4} (c) {−2, 2} (d) {−1, 1} (e) Não sei. 15. O conjunto { (a, b, c) ∈ R3|b = a+ c+ 1 } , munido da soma vetorial e multiplicação por escalar usuais, é um espaço vetorial. (a) A afirmativa é Falsa. (b) A afirmativa é Verdadeira. (c) Não sei. 16. Existe uma transformação linear T : R7 → R3 inje- tiva. (a) A afirmativa é Falsa. (b) A afirmativa é Verdadeira. (c) Não sei. 17. A reta que melhor ajusta os dados da tabela: x y 1 2 2 -4 5 4 , no sentido dos mínimos quadrados é y = x − 2. Usando este fato, a projeção ortogonal do vetor (2,−4, 4) sobre 〈(1, 2, 5), (1, 1, 1)〉 é: (a) (3,−4, 1) (b) (−6, 8,−2) (c) (1,−2) (d) (−1, 0, 3) (e) Não sei. 18. Seja r a reta que passa pela origem e tem a direção do vetor (−1, 0). A matriz (na base canônica) da projeção ortogonal sobre r é: (a) [ −1 0 0 0 ] (b) [ 0 1 0 0 ] (c) [ 0 −1 0 0 ] (d) [ 1 0 0 0 ] (e) Não sei. Nome: Teste 328, pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Cesar, Flavio, Luiz Carlos, Mar- cello, Mario, Milton, Monique e Paulo Data: 6 de dezembro de 2013 Prova Final 1. Seja y = ax+ b a reta que melhor ajusta os dados da tabela abaixo, no sentido dos mínimos quadrados. x y −1 −0.3 0 1.3 2 3.1 Então o coeficiente a vale: (a) 1.1 (b) 1.2 (c) 0.9 (d) 0.8 2. Considere o sistema linear Ax = b, onde A é uma matriz 3 × 3 e b ∈ R3. Sem conhecer A e b, mas apenas a forma escalonada da matriz aumentada do sistema, [A|b] ∼ 1 2 0 20 0 1 4 0 0 0 0 , nós não podemos afirmar que: (a) Ax = (2, 4, 0) admite solução (b) det(A) = 0 (c) Ax = (0, 0, 0) admite infinitas soluções (d) A terceira entrada de qualquer solução de Ax = b é 4 3. A matriz A = [ −23 50 −15 32 ] tem autovalores 2 e 7. Então A9 [ 1 1 ] é igual a: (a) [ −4(29) + 5(79) −2(29) + 3(79) ] (b) [ −6(29) + 4(79) −3(29) + 6(79) ] (c) [ −8(29) + 3(79) −4(29) + 4(79) ] (d) [ −9(29) + 6(79) −5(29) + 2(79) ] 4. É dado que det a b cd e f g h i = 2. Podemos afir- mar que: (a) det a b cg h i d e f = −2 (b) det g h ia b c d e f = −2 (c) det 2a 2b 2c2d 2e 2f 2g 2h 2i = 4 (d) det a b cd e f 0 0 0 +det 0 0 00 0 0 g h i = 2 5. Seja x ∈ R3 o ponto de interseção do plano 2 z+2 y+ 2x = 2 com a reta {v ∈ R3|v = (1, 2, 3)+t(1, 2, 2), t ∈ R}. A soma das entradas de x é: (a) 1 (b) 3 (c) 2 (d) 4 6. Seja T : R2 → R2 linear tal que T (2, 3) = (1, 1) e T (3, 3) = (1, 2). A segunda coluna da matriz de T com relação à base canônica é (a) [ 0 1 ] (b) [ 2 3 ] (c) [ 1 1 ] (d) [ 1 0 ] 7. Seja P o ponto do plano π : 2x − y + z = 0 mais próximo de Q = (0, 9,−3). A distância de P a Q é (a) 2 √ 6 (b) 3 √ 7 (c) √ 66 (d) 3 √ 2 8. Seja β = {(2, 2), (−4, 6)}.A matriz que, ao multipli- car um vetor qualquer x, resulta nas coordenadas de x com relação à base β é (a) [ 2 −4 2 6 ]−1 (b) [ 2 −4 2 6 ] (c) [ 2 2 −4 6 ]−1 (d) [ 2 2 −4 6 ] Gabarito Pág. 1 9. Seja P3 o espaço dos polinômios de grau menor ou igual a 3. Seja L : P3 → P3 a transformação li- near dada por (L(p))(x) = p′′(x) + xp′(x). Examine quais das afirmações abaixo são verdadeiras. (Suges- tão: monte a matriz da transformação na base canô- nica de P3.) I – L é diagonalizável; II – L é invertível. (a) I é verdadeira e II é falsa (b) I é falsa e II é verdadeira (c) ambas são falsas (d) ambas são verdadeiras 10. Considere o espaço R4 munido do produto interno usual. Defina o subespaço vetorial H gerado pelo ve- tor (1,−1, 0, 1). O seguinte conjunto é uma base para H⊥: (a) {(1, 1, 0, 0), (−1, 0, 0, 1), (0, 0, 1, 0)} (b) {(1, 1, 0, 0), (1, 0, 0, 1), (0, 0, 1, 0)} (c) {(1, 1, 0, 0), (−1, 0, 0, 1), (0, 1, 0, 1)} (d) {(1, 0, 0, 1), (0, 1, 0, 0), (0, 1, 0, 0)} 11. Seja o sistema linear x + z = a− y + z = 1 x + bz = 2 com a, b ∈ R. É falso afirmar que: (a) Se b 6= 1 e a = 2, o sistema não admite soluções (b) Se b 6= 1, o sistema admite solução única (c) Se b = 1 e a = 2, o sistema admite infinitas soluções (d) Se b = 1 e a 6= 2, o sistema não admite soluções 12. SejaH = {(1, 1, 1), (2, 1, 1), (0, 1, 1), (−2,−1,−1), (5, 3, 3)}. Então: (a) existem dois vetores de H que, junto com (0, 1,−1), geram R3 (b) H gera R3 (c) quaisquer dois vetores de H, junto com (0, 1,−1), geram R3 (d) existem dois vetores de H que, junto com (3, 2, 2), geram R3 13. Sejam {v1, v2, v3} um conjunto linearmente indepen- dente em R5 e H o espaço gerado por este conjunto. Seja ainda v4 /∈ H. Considere as afirmações: I – O conjunto {v1, v1 + v2, v2 + v3} é linearmente independente. II – O conjunto {v1, v1 + v2, v1 + v3, v1 + v4} é line- armente independente. Então: (a) ambas são verdadeiras (b) ambas são falsas (c) I é verdadeira e II é falsa; (d) I é falsa e II é verdadeira; 14. Seja A = 1 a a21 b b2 1 c c2 . com a, b, c reais arbitrários. Então: (a) detA = (b− a)(c− a)(c− b) (b) detA = (b− a)(a− c)(c− b) (c) detA = (b2 − a2)(a2 − c2)(c2 − b2) (d) detA = (b2 − a2)(b− a)(b+ c) 15. Seja T : V → V uma transformação linear, onde V é um espaço vetorial de dimensão finita. Considere as seguintes afirmações: I – Se {v1,v2, · · · ,vk} é linearmente dependente, então {T (v1), T (v2), · · · , T (vk)} é linearmente dependente. II – Se {T (v1), T (v2), · · · , T (vk)} é linearmente de- pendente, então {v1,v2, · · · ,vk} é linearmente dependente. Então: (a) I é verdadeira e II é falsa (b) I é falsa e II é verdadeira (c) ambas são falsas (d) ambas são verdadeiras Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno, Luiz Carlos, Mário, Milton, Mo- nique e Paulo Data: 11 de julho de 2012 Prova de 2a Chamada 1. Seja A uma matriz quadrada. Se ~v pertence ao núcleo de A e ~w pertence à imagem de A, então 〈~v, ~w〉 = 0. (a) A afirmativa é verdadeira. (b) A afirmativa é falsa. (c) Não sei. 2. Sejam V um espaço vetorial de dimensão 2 e T : V → V uma transformação linear. Se ~v é autovetor associ- ado a 3 e ~u é autovetor associado a -2, então é falso afirmar que: (a) T é diagonalizável. (b) T (~v + ~u) = 3T (~v)− 2T (~u). (c) T (2~v − 3~u) = 6~v + 6~u. (d) {~v, ~u} é LI. (e) Não sei. 3. Seja λ autovalor de uma matriz A. É falso afirmar que: (a) A e AT sempre têm os mesmos autoespaços; (b) Se A for não-singular, então 1/λ é autovalor de A−1 (c) A e AT sempre têm os mesmo autovalores; (d) λn é autovalor de An; (e) Não sei. 4. Qual dos seguintes conjuntos não é um subespaço: (a) O conjunto de soluções de A~x = ~b, onde ~b 6= ~0. (b) O complemento ortogonal do espaço gerado por um único vetor não nulo. (c) A imagem de uma matriz real m× n. (d) O núcleo de uma matriz real m× n. (e) Não sei. 5. Seja A uma matriz m× n qualquer. É falso afirmar que: (a) O núcleo de AT é o complemento ortogonal do espaço coluna de A. (b) O núcleo de A é o complemento ortogonal do espaço linha de A. (c) O núcleo de A é o complemento ortogonal do espaço coluna de A. (d) O núcleo de A é o complemento ortogonal da imagem de AT . (e) Não sei. 6. Sejam ~v1, ~v2, ~v3 e ~w vetores quaisquer de R3. Assinale a alternativa falsa. (a) det ([ ~v1 ~v2 + ~w ~v3 ]) = det ([ ~v1 ~v2 ~v3 ]) + det ([ ~v1 ~w ~v3 ]) (b) det ([ ~v1 ~v2 ~v3 ]) = 0 se, e somente se, {~v1, ~v2, ~v3} é LD. (c) det ([ ~v1 ~v2 + 2~v3 ~v3 ]) = det ([ ~v1 ~v2 ~v3 ]) (d) 3 det ([ ~v1 ~v2 ~v3 ]) = det ([ 3~v1 3~v2 3~v3 ]) (e) Não sei. 7. Quais são os autovalores e bases dos respectivos au- toespaços da matriz T = − 4 5 − 3 5 0 0 − 3 5 4 5 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 ? (a) λ1 = −1 e {[1, 3, 0, 0] , [0, 0, 1, 1]} e λ2 = 1 e {[0, 0, 1, 1] , [3, 1, 0, 0]} (b) λ1 = 1 e {[1,−3, 0, 0] , [0, 0, 1, 1]} e λ2 = −1 e {[0, 0,−1, 1] , [3, 1, 0, 0]} (c) λ1 = 1 e {[1,−3, 1, 1]} e λ2 = −1 e {[3, 1,−1, 1]} (d) λ1 = 1 e {[1,−3, 1, 1]} e λ2 = 0 e {[3, 1,−1, 1]} (e) Não sei. 8. Se as colunas de An×n formam um conjunto orto- normal, então det(A) = 0. (a) A afirmativa é verdadeira. (b) A afirmativa é falsa. (c) Não sei. 9. A reta que melhor ajusta os dados da tabela x y 1 2 4 -9 6 9 , no sentido dos mínimos quadrados é y = x − 3. Use este fato para calcular a projeção ortogonal do vetor (2,−9, 9) sobre 〈(1, 4, 6), (1, 1, 1)〉: (a) (4,−10, 6) (b) (−2, 1, 3) (c) (−8, 20,−12) (d) (1,−3) (e) Não sei. Nome: Teste 130, pág. 1 10. Se T : R2 → R2 é uma reflexão ortogonal em relação a uma reta, então T possui dois autovetores linearmente independentes. (a) A afirmativa é verdadeira. (b) A afirmativa é falsa. (c) Não sei. 11. Se V é um espaço vetorial com produto interno e H ⊂ V é um subespaço de dimensão 3, então todo conjunto ortogonal de 3 vetores não nulos de H é uma base de H. (a) A afirmativa é verdadeira. (b) A afirmativa é falsa. (c) Não sei. 12. Seja F = {(a, b, c, d, e) ∈ R5|a = d − 2b, b = 2e + a}. Então, uma base para F será: (a) {(0, 1, 0, 2, 1/2), (1,−2, 0, 1, 0), (0, 0, 0, 1, 0)}. (b) {(1,−2, 1), (0, 1, 0)}. (c) {(1, 0, 0, 1,−1/2), (0, 1, 0, 2, 1/2)}. (d) {(2, 0, 0, 2,−1), (0, 2, 0, 4, 1), (0, 0, 1, 0, 0)}. (e) Não sei. 13. A forma totalmente escalonada de uma matriz A4×5 é igual a 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 . Assinale a alternativa correta: (a) O posto de A é 3. (b) A~x = ~b tem solução para todo lado direito da forma ~b = (b1, b2, b3, 0). (c) AAT é invertível. (d) A dimensão do núcleo de A é 1. (e) Não sei. 14. Calcule det 2 −1 2 1 3 0 −3 −2 0 0 1 0 −7 0 −5 4 . (a) 3 (b) 0 (c) -2 (d) 12 (e) Não sei. 15. Seja A6×3 uma matriz com colunas linearmente inde- pendentes. A seguinte fórmula representa a projeção ortogonal de um vetor qualquer ~b sobre a imagem de A: (a) A−1~b (b) ( I − (ATA)−1AT ) ~b (c) (ATA)−1AT~b (d) A(ATA)−1AT~b (e) Não sei. Nome: Teste 130, pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Gregório, Luiz Carlos, Mario, Milton, Monique e Umberto Data: 12 de julho de 2013 Terceira Prova 1. Considere no espaço vetorial P2 (isto é, os polinômios de grau ≤ 2) o produto interno dado por < p,q >= p(0)q(0)+p(1)q(1)+p(2)q(2). Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) p(x) = x2−x e q(x) = x2−2x são ortogonais (b) p(x) = x2 e q(x) = x são ortogonais (c) p(x) = x2 − x e q(x) = x2 + x são ortogonais (d) p(x) = x2 e q(x) = 2x− 1 são ortogonais 2. Considere o produto interno usual do Rn e seja S um conjunto de vetores não nulos. Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) Se S é linearmente dependente então os vetores de S não podem ser todos ortogo- nais entre si (b) Se S é linearmente independente então os vetores de S são todos ortogonais entre si (c) Se S é linearmente independente então pelo me- nos dois vetores de S são ortogonais entre si (d) Se não existirem dois vetores de S ortogonais entre si então S é linearmentedependente 3. Suponha que a matriz A é 3 × 3 e que sua imagem é gerada pelo vetor (1, 1, 1). Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) O núcleo de AT é o conjunto de soluções de x+ y + z = 0 (b) O núcleo de AT é a reta gerada pelo vetor (−1,−1,−1) (c) A imagem de AT é o conjunto de soluções de x+ y + z = 0 (d) O núcleo de A é o conjunto de soluções de x + y + z = 0 4. Dizemos que a matriz A é anti-simétrica se A = −AT e simétrica se A = AT . Assinale a afirmativa FALSA: (a) Se A é simétrica e triangular então A é a matriz nula (b) Se A é simétrica e anti-simétrica então A é a matriz nula (c) Se A é anti-simétrica e triangular então A é a matriz nula (d) Se A é anti-simétrica e diagonal então A é a matriz nula 5. Seja A uma matriz qualquer. Assinale a afirmativa FALSA: (a) Se A é injetora então AT é injetora (b) Se A é inversível então AT é inversível (c) Se A é diagonalizável então AT é diagonalizável (d) Se A é simétrica então AT é simétrica 6. Seja pA o polinômio característico da matriz A. As- sinale a afirmativa FALSA: (a) Se todas as raízes de pA são reais então A é diagonalizável (b) Se todas as raízes de pA são complexas então A não tem autovetores (c) Se todas as raízes de pA são iguais então A tem um autovetor (d) As raízes de pA são iguais às raízes de pAT 7. Suponha que a matriz A3×3 tem dois autovalores dis- tintos, λ1 e λ2, e que v = (1, 1, 0) e w = (0, 1, 1) são autovetores associados ao autovalor λ1. Qual dos vetores abaixo poderia ser um autovetor associado a λ2? (a) (1, 2, 2) (b) (1, 2, 1) (c) (−1, 0, 1) (d) (−1, 1, 2) 8. Considere a matriz A = [ 1 −2 1 3 ] . Quais são os seus autovalores? (a) 2− i e i+ 2 (b) i e −i (c) 1− i e i+ 1 (d) −i− 1 e i− 1 9. Se λ1 = −2, λ2 = −1 e λ3 = 0 são os autovalores de uma matriz A, então os autovalores de (A+ I)200 são: (a) 1, 1 e 0 (b) 1,−1 e 0 (c) −(2200), 1 e 0 (d) 2200, 1 e 0 10. Seja T : R2 → R2 uma transformação linear que mul- tiplica o vector (−1, 1) por 4 e o vetor (1, 2) por 14 . Seja A a matriz de T na base canônica. Calcule a soma dos elementos da primeira linha de A. (a) 32 (b) − 43 (c) 0 (d) 14 Gabarito Pág. 1 11. Seja P3 os espaço dos polinômios de grau ≤ 3, com um produto interno dado. O complemento ortogonal do espaço gerado pelos vetores {x − 1, x + 1, x2 − 1} tem dimensão: (a) 1 (b) 0 (c) 2 (d) 3 12. Seja T a projeção ortogonal do R3 no plano 2x+3y− z = 0, seguida da multiplicação por 4. Assinale a afirmativa VERDADEIRA: (a) Os autovalores de T são 4, 4 e 0 (b) Os autovalores de T são 4, 1 e 0 (c) Os autovalores de T são 4, -4 e 0 (d) Os autovalores de T são 4, 0 e 0 13. Considere o produto interno usual de R4. Calcule a projeção ortogonal do vetor (0, 0, 1, 0) à reta na dire- ção do vetor (1, 1, 1, 1). (a) ( 14 , 1 4 , 1 4 , 1 4 ) (b) ( 12 , 1 2 , 1 2 , 1 2 ) (c) ( 34 , 3 4 , 3 4 , 3 4 ) (d) (1, 1, 1, 1) 14. Considere o produto interno usual de R4 e sejam u = (2, 0, 1,−1) e v = (2, 1, 1, 1). Calcule a distância de u a v. (a) √ 5 (b) 5 (c) 1 (d) −1 15. Seja A = −2 1 −10 5 2 0 0 −1 . O vetor (−2, α, β) é um autovetor associado ao autovalor 5. O valor de α+ β é: (a) −14 (b) −8 (c) −10 (d) −12 16. A equação que modela um determinado fenômeno fí- sico é dada pela função f(x) = ax3+b. Alguns experi- mentos foram realizados com os seguintes resultados: x y -1 -4 0 1 1 12 Os valores de a, b de forma a obter a melhor aproxi- mação no sentido dos mínimos quadrados são: (a) a = 8, b = 3 (b) a = 1, b = 103 (c) a = 4, b = 73 (d) a = 2, b = 7 Gabarito Pág. 2 UFRJ Instituto de Matemática Disciplina: Algebra Linear II - MAE 125 Professor: Bruno, Cesar, Flavio, Luiz Carlos, Mar- cello, Mario, Milton, Monique e Paulo Data: 13/12/2013 2a Chamada 1. Seja F = { [ a b c d ] ∈ R2×2| c = −b, d = c+ 4 a} Qual a dimensão de F? (a) 2 (b) 0 (c) 1 (d) 3 2. Sabendo-se que T (v − 2u) = (4, 3) e T (2w + v) = (7, 2), então T (u+w) é igual a: (a) 12 (3,−1) (b) (−3, 1) (c) (1,−3) (d) 12 (−1, 3) 3. Seja S = {(x, y, z) ∈ R3| 3 z − y + x = 0} e b = ([1, 1, 1]). A soma das coordenadas do vetor de S mais próximo de b é (a) 2411 (b) − 411 (c) 4611 (d) 1611 4. Se já sabemos que a matriz n×n A tem somente au- tovalores reais, e não é diagonalizável, o que poderia ser também suposto sobre A: (a) A possui dois autovalores iguais (b) A tem n autovalores distintos (c) A possui n autoespaços linearmente independen- tes (d) A é simétrica 5. Seja T : R2 → R2 linear tal que (2,−1) é um vetor do núcleo de T e (2,−2) é autovetor de T associado ao autovalor 2. A primeira coluna da matriz de T com relação à base canônica é: (a) (−2, 2)T (b) (−4, 4)T (c) (−2,−4)T (d) (2, 4)T 6. Sejam α = {(1, 0), (0, 1)} e β = {(3, 8), (2, 5)} duas bases de R2. A matriz de mudança da base α para a base β é igual a: (a) [ −5 2 8 −3 ] (b) [ 3 2 8 5 ] (c) [ −5 8 2 −3 ] (d) [ 3 8 2 5 ] 7. A matrix A = 4/5 3/5 03/5 −4/5 0 0 0 1 representa qual transformação linear na base canônica? (a) Uma reflexão através do plano x− 3y = 0 (b) Uma projeção no plano x− 3y = 0 (c) Uma reflexão através da reta gerada pelo vetor (1,−3, 0) (d) Uma projeção na reta gerada pelo vetor (1,−3, 0) 8. A condição em a e b para que a equação 2 −1 22 1 1 0 4 a ~x = −20 b tenha solução única é: (a) a 6= −2 (b) a = −2, b = 4 (c) a = −2, b 6= 4 (d) a+ 4 = b 9. Queremos provar: "O teorema de Pitágoras vale em qualquer espaço vetorial com produto interno". Tomando-se dois vetores ortogonais entre si, {~v, ~u}, a partir de qual dos argumentos se comprova essa pro- posição? I Argumento A: ||~v + ~u||2 =< v + u, v + u >= ... II Argumento B: ||~v − ~u||2 =< v − u, v − u >= ... (a) Qualquer um dos argumentos pode ser parte da prova (b) Somente o argumento A pode ser parte da prova (c) Somente o argumento B pode ser parte da prova (d) Nenhum dos argumentos é parte da prova Gabarito Pág. 1 10. Seja V um espaço vetorial de dimensão n. Podemos afirmar que: (a) Todo conjunto com n + 1 vetores em V é linearmente dependente (b) Uma união de conjuntos de vetores linearmente independentes com menos do que n vetores é também linearmente independente (c) Existe um conjunto gerador de V com n vetores linearmente dependentes (d) Existe um conjunto linearmente independente com n vetores de V que não é um gerador 11. O conjunto β abaixo é uma base ortogonal de R5. Use este fato para calcular a terceira coordenada do vetor v = (2, 1, 13, 7, √ 2, √ 2) na base β. β = { (1, 0, 0, 1, 1, 1), (1, 4, 4, 1, 1,−3), (0,−1, 0, 0, 1,−1), (2, 1, 0,−5, 2, 1), (−3, 1, 0, 0, 2, 1), (1, 4, 7, 1, 1,−3) } (a) -1/3. (b) - √ 3/3. (c) √ 3/3. (d) 1/3 12. Seja v=(1,2,4,5,6) a projeção ortogonal do vetor u=(-1,0,-1,0,0) no subespaço W . Então a projeção ortogonal de u no complemento ortogonal de W é: (a) (-2,-2,-5,-5,-6) (b) (0,2,3,5,6) (c) (2,2,4,5,6) (d) (0,-1,0,5,6) 13. Sejam A, B e C matrizes tais que C = AB. Consi- dere as proposições: I Se B é injetiva e A não é injetiva, C pode ser injetiva. II Se B é sobrejetiva e A não é sobrejetiva, C pode ser sobrejetiva. (a) A proposição I é verdadeira e proposição II é falsa (b) A proposição I é verdadeira e proposição II é verdadeira (c) Ambas as proposições I e II são verdadeiras (d) Ambas as proposições I e II são falsas 14. Seja P2 o conjunto dos polinômios da forma p(t) = a0 + a1t + a2t 2 e seja T : P2 → P2 dada por T (p) = p+ p′. Então é FALSO afirmar que: (a) T tem dois autovetores linearmente inde- pendentes (b) Todos os autovetores de T são múltiplos do mesmo vetor (c) T não é diagonalizável (d) T tem um autovalor igual a 1 15. Suponha que T é uma transformação linear e λ1 e λ2 são autovalores de T . Se sabemos que ambos u e v são autovetores associados a λ1, e que w é um autovetor associado a λ2, então podemos afirmar que: (a) Se w é uma combinação linear de u e v então λ2=λ1 (b) u e v são linearmente dependentes (c) u e v são linearmente independentes (d) Se w não é combinação linear de u e v então λ2 6= λ1 Gabarito Pág. 2 Universidade Federal do Rio de Janeiro Instituto deMatemática Disciplina: Álgebra Linear II Professor: Bruno Costa, Paulo Goldfeld e Cesar Niche Data: 18 de Dezembro de 2015 Segunda Chamada 1. Sejam A = 1 2 3 w11 −1 0 w2 −1 1 0 w3 , e ~b = −12 −2 , onde a quarta coluna ~w da matriz A é desconhecida. O conjunto-solução do sistema linear A~x = ~b: (a) pode ser um subespaço afim de dimensão 2, de- pendendo de ~w. (b) é um subespaço afim de dimensão 2, qualquer que seja ~w. (c) é o conjunto vazio, qualquer que seja ~w. (d) pode ser {A−1~b}, dependendo de ~w. 2. Seja A uma matriz real n × n, com n ímpar. Se AT = −A, então pode-se afirmar que: (a) detA = 0 (b) O determinante pode ser qualquer número real (c) detA = (−1)n (d) detA = 1 3. Seja A = 1 0 0 2 0 1 1 0 0 1 2 0 3 0 0 8 . O determinante de A é: (a) 2 (b) 4 (c) 8 (d) 1 4. Seja V = {(x1, x2, x3, x4) ∈ R4 : x1 = x3+x4, x2 = x3−x4}. Indique a resposta correta: (a) V é um subespaço de dimensão 2. (b) V é um subespaço de dimensão 1. (c) V é um subespaço de dimensão 3. (d) V não é um subespaço. 5. Assinale a afirmação falsa: (a) [T−1]β←γ = [T ]−1β←γ (b) [I]γ←β [I]β←δ = [I]γ←δ (c) [I]ε←γ [T ]γ [I]−1ε←γ = [T ]ε (d) [T ]β←γ [S]γ←δ = [T ◦ S]β←δ 6. Seja A uma matriz real n × n. A única afirmativa verdadeira é: (a) Se A tem n autovalores reais distintos, então A é diagonalizável. (b) Se A tem n autovalores reais distintos, então A é simétrica. (c) Se A é diagonalizável então A tem n autovalores reais distintos. (d) Se A é simétrica então A tem n autovalores reais distintos. 7. Seja A a matriz cuja decomposição espectral é A = 1 1 01 0 1 0 1 0 2 0 00 1 0 0 0 12 1 0 −10 0 1 −1 1 1 . Então lim n→∞ An 34 3 : (a) 30 3 . (b) 11 0 . (c) não existe (diverge). (d) 10 −1 . 8. Seja H o conjunto dos vetores de R4 que podem ser expressos na forma ( a+ 2b− c, a+ 5c, a+ b+ 2c, a+ 2b− c ) para alguma escolha de a, b, c e d. Pode-se afirmar que: (a) dim(H) = 2. (b) { (1, 1, 1, 1), (2, 0, 1, 2), (−1, 5, 2,−1) } é base de H. (c) { (1, 2,−1), (1, 0, 5), (1, 1, 2), (1, 2,−1) } é gera- dor de H. (d) H não é subespaço vetorial. Gabarito Pág. 1 9. Seja P1 o espaço dos polinômios p(x) = ax+b e consi- dere as bases β = {2x−1, x+4} e γ = {x+1, 2x+1}. A matriz de mudança de bases de β para γ é: (a) [I]γ←β = [ −4 7 3 −3 ] . (b) [I]γ←β = [ −1 4 2 1 ] . (c) [I]γ←β = [ 1 1 1 2 ] . (d) [I]γ←β = [ 2 −1 −1 1 ] . 10. Seja ~q1 = (1, 2,−2, 0, 4) e seja β = {~q1, ~q2, . . . , ~q5} uma base ortogonal de R5. Qual é a primeira coor- denada do vetor (2,−2, 12, 10,−6) com relação à base β? (a) −2 (b) 1 (c) 2 (d) −1 11. Seja T : R2 → R2 a transformação linear cuja atuação em um vetor ~v se decreve como: • primeiro, reflete-se ~v através da reta y = 0; • em seguida, aplica-se uma rotação de π/4 radi- anos no sentido horário e • finalmente, projeta-se ortogonalmente sobre a reta x = y. A matriz que representa T com relação à base canô- nica pode ser expressa como (a) [T ]ε = √ 2 4 [ 1 1 1 1 ] [ 1 1 −1 1 ] [ 1 0 0 −1 ] (b) [T ]ε = √ 2 4 [ 1 0 0 −1 ] [ 1 1 −1 1 ] [ 1 1 1 1 ] (c) [T ]ε = √ 2 4 [ 1 −1 −1 1 ] [ 1 1 −1 1 ] [ 1 0 0 −1 ] (d) [T ]ε = √ 2 4 [ 1 0 0 −1 ] [ 1 1 −1 1 ] [ 1 −1 −1 1 ] 12. A projeção ortogonal do vetor (4, 2,−5) sobre o plano x+ 2y = 2z é: (a) (2,−2,−1) (b) (2, 4,−4) (c) (1, 2,−2) (d) (4, 1, 3) 13. Seja A uma matriz 5× 7 cujo núcleo tem dimensão 2. Pode-se afirmar que: (a) a transformação TA : ~x 7→ A~x é sobrejetiva. (b) dim(Im(A)) = 3. (c) dim(N(AT )) = 5. (d) a transformação TAT : ~x 7→ AT~x é sobrejetiva. 14. Considere em P1 (espaço dos polinômios da forma ax+ b) o produto interno 〈p, q〉 = p(0)q(0)+p(1)q(1). Se H = span{3x− 1}, então H⊥ é: (a) span{x− 2}. (b) span{0}. (c) span{x2 − 2}. (d) span{x+ 3}. 15. Sejam V = span{(1, 2, 3), (2,−1, 0)} e W = span{(5, 0, 3), (3, 1, 3)}. Pode-se afirmar que: (a) V =W . (b) V ⊂W e W 6⊂ V . (c) W ⊂ V e V 6⊂W . (d) V 6⊂W e W 6⊂ V . 16. Questão Extra Diz-se que a base β = {~b1,~b2,~b3} de R3 é positiva, e denota-se β > 0, se detB > 0, onde B é a matriz com colunas ~b1, ~b2 e ~b3. Define-se de forma análoga o que é uma base negativa. Suponha que β = {~b1,~b2,~b3} é positiva e considere as bases γ = {2~b1 −~b2,~b2, 2~b3} e δ = {~b3,~b1,~b2}. Então: (a) γ > 0, δ > 0 (b) γ > 0, δ < 0 (c) γ < 0, δ > 0 (d) γ < 0, δ < 0 Gabarito Pág. 2 Gabarito dos 15 Testes Gerados Teste 001: 1C 2D 3D 4A 5C 6B 7A 8A 9C 10B 11A 12D 13B 14D 15A 16C Teste 002: 1D 2B 3A 4D 5D 6B 7C 8B 9B 10D 11C 12C 13C 14A 15C 16C Teste 003: 1C 2D 3D 4B 5B 6D 7A 8B 9C 10C 11C 12D 13B 14C 15C 16A Teste 004: 1D 2D 3A 4D 5C 6D 7D 8D 9A 10B 11A 12A 13B 14B 15A 16A Teste 005: 1B 2B 3A 4B 5A 6B 7D 8D 9C 10D 11C 12D 13B 14A 15C 16A Teste 006: 1D 2D 3D 4C 5C 6C 7A 8A 9A 10C 11B 12C 13B 14B 15C 16D Teste 007: 1D 2B 3D 4A 5B 6D 7A 8D 9D 10B 11A 12A 13A 14A 15D 16C Teste 008: 1A 2B 3A 4B 5D 6A 7D 8C 9A 10A 11D 12A 13D 14D 15B 16C Teste 009: 1C 2A 3A 4B 5D 6B 7D 8C 9D 10D 11D 12B 13C 14D 15A 16A Teste 010: 1D 2D 3A 4A 5D 6C 7A 8B 9C 10B 11A 12B 13C 14B 15C 16D Teste 011: 1B 2D 3C 4B 5B 6A 7D 8B 9D 10B 11D 12A 13B 14A 15D 16C Teste 012: 1A 2D 3A 4C 5D 6A 7D 8D 9A 10D 11A 12A 13C 14B 15B 16C Teste 013: 1B 2B 3B 4A 5C 6A 7A 8D 9B 10B 11C 12A 13A 14A 15C 16C Teste 014: 1C 2C 3B 4B 5C 6C 7A 8D 9C 10A 11D 12C 13B 14B 15D 16B Teste 015: 1C 2A 3C 4A 5D 6D 7D 8D 9D 10B 11D 12A 13C 14A 15A 16B Gabarito Pág. 1 Gabarito Primeira Prova: Teste 478: 1A 2C 3A 4C 5B 6B 7D 8A 9A 10D 11B 12A 13A 14A 15C Segunda Prova Teste 487: 1D 2C 3B 4C 5B 6B 7C 8B 9A 10D 11A 12A 13C 14D 15C Terceira Prova Teste 481: 1C 2B 3D 4B 5B 6B 7B 8D 9B 10A 11D 12A 13A 14B 15B 16A 17C 18B 19C Prova Final Teste 328: 1B 2B 3C 4D 5B 6B 7C 8A 9D 10D 11B 12A 13B 14C 15A 16A 17D 18D Prova de 2a Chamada Teste 130: 1B 2B 3A 4A 5C 6D 7B 8B 9B 10A 11A 12D 13A 14C 15D Primeiro Teste Teste 280: 1C 2A 3C 4D 5B 6B