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A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Transformac¸o˜es Lineares Cl´ıcia G A Pereira 24 de junho de 2015 A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes 1 Introduc¸a˜o 2 Conceitos e Teoremas 3 Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Suma´rio 1 Introduc¸a˜o 2 Conceitos e Teoremas 3 Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o Definic¸a˜o (Transformac¸o˜es Lineares) Sejam E, F espac¸os vetoriais. Uma transformac¸a˜o linear T : E → F e´ uma correspondeˆncia que associa a cada vetor v ∈ E um vetor T (v) = T · v = Tv ∈ F de modo que valham, para quaisquer u, v ∈ E e α ∈ IR, as relac¸o˜es: A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o Definic¸a˜o (Transformac¸o˜es Lineares) Sejam E, F espac¸os vetoriais. Uma transformac¸a˜o linear T : E → F e´ uma correspondeˆncia que associa a cada vetor v ∈ E um vetor T (v) = T · v = Tv ∈ F de modo que valham, para quaisquer u, v ∈ E e α ∈ IR, as relac¸o˜es: T (u + v) = T (u) + T (v), A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o Definic¸a˜o (Transformac¸o˜es Lineares) Sejam E, F espac¸os vetoriais. Uma transformac¸a˜o linear T : E → F e´ uma correspondeˆncia que associa a cada vetor v ∈ E um vetor T (v) = T · v = Tv ∈ F de modo que valham, para quaisquer u, v ∈ E e α ∈ IR, as relac¸o˜es: T (u + v) = T (u) + T (v), T (α · v) = α · T (v). A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o Definic¸a˜o (Transformac¸o˜es Lineares) Sejam E, F espac¸os vetoriais. Uma transformac¸a˜o linear T : E → F e´ uma correspondeˆncia que associa a cada vetor v ∈ E um vetor T (v) = T · v = Tv ∈ F de modo que valham, para quaisquer u, v ∈ E e α ∈ IR, as relac¸o˜es: T (u + v) = T (u) + T (v), T (α · v) = α · T (v). O vetor T (v) chama-se a imagem (ou o transformado) de v pela transformac¸a˜o T . [1] A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: Dados u, v ∈ IR2, sejam u = (x1, y1) e v = (x2, y2) onde xi , yi ∈ IR com i = 1, 2. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: Dados u, v ∈ IR2, sejam u = (x1, y1) e v = (x2, y2) onde xi , yi ∈ IR com i = 1, 2. Temos A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: Dados u, v ∈ IR2, sejam u = (x1, y1) e v = (x2, y2) onde xi , yi ∈ IR com i = 1, 2. Temos T (u + v) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: Dados u, v ∈ IR2, sejam u = (x1, y1) e v = (x2, y2) onde xi , yi ∈ IR com i = 1, 2. Temos T (u + v) = T ((x1, y1) + (x2, y2)) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: Dados u, v ∈ IR2, sejam u = (x1, y1) e v = (x2, y2) onde xi , yi ∈ IR com i = 1, 2. Temos T (u + v) = T ((x1, y1) + (x2, y2)) = T (x1 + x2, y1 + y2) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: Dados u, v ∈ IR2, sejam u = (x1, y1) e v = (x2, y2) onde xi , yi ∈ IR com i = 1, 2. Temos T (u + v) = T ((x1, y1) + (x2, y2)) = T (x1 + x2, y1 + y2) = (2(x1 + x2), 0, (x1 + x2) + (y1 + y2)) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: Dados u, v ∈ IR2, sejam u = (x1, y1) e v = (x2, y2) onde xi , yi ∈ IR com i = 1, 2. Temos T (u + v) = T ((x1, y1) + (x2, y2)) = T (x1 + x2, y1 + y2) = (2(x1 + x2), 0, (x1 + x2) + (y1 + y2)) = (2x1 + 2x2, 0 + 0, x1 + y1 + x2 + y2) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: Dados u, v ∈ IR2, sejam u = (x1, y1) e v = (x2, y2) onde xi , yi ∈ IR com i = 1, 2. Temos T (u + v) = T ((x1, y1) + (x2, y2)) = T (x1 + x2, y1 + y2) = (2(x1 + x2), 0, (x1 + x2) + (y1 + y2)) = (2x1 + 2x2, 0 + 0, x1 + y1 + x2 + y2) = (2x1, 0, x1 + y1) + (2x2, 0, x2 + y2) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Sejam E = IR2, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere T : E → F (x , y) 7→ T (x , y) = (2x , 0, x + y) . Vamos verificar que T e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: Dados u, v ∈ IR2, sejam u = (x1, y1) e v = (x2, y2) onde xi , yi ∈ IR com i = 1, 2. Temos T (u + v) = T ((x1, y1) + (x2, y2)) = T (x1 + x2, y1 + y2) = (2(x1 + x2), 0, (x1 + x2) + (y1 + y2)) = (2x1 + 2x2, 0 + 0, x1 + y1 + x2 + y2) = (2x1, 0, x1 + y1) + (2x2, 0, x2 + y2) = T (u) + T (v) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Da mesma forma, T (αu) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A.Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Da mesma forma, T (αu) = T (α(x1, y1)) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Da mesma forma, T (αu) = T (α(x1, y1)) = T (αx1, αy1) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Da mesma forma, T (αu) = T (α(x1, y1)) = T (αx1, αy1) = (2(αx1), 0, (αx1 + αy1)) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Da mesma forma, T (αu) = T (α(x1, y1)) = T (αx1, αy1) = (2(αx1), 0, (αx1 + αy1)) = (α(2x1), α0, α(x1 + y1)) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Da mesma forma, T (αu) = T (α(x1, y1)) = T (αx1, αy1) = (2(αx1), 0, (αx1 + αy1)) = (α(2x1), α0, α(x1 + y1)) = α(2x1, 0, x1 + y1) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Da mesma forma, T (αu) = T (α(x1, y1)) = T (αx1, αy1) = (2(αx1), 0, (αx1 + αy1)) = (α(2x1), α0, α(x1 + y1)) = α(2x1, 0, x1 + y1) = αT (u) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Da mesma forma, T (αu) = T (α(x1, y1)) = T (αx1, αy1) = (2(αx1), 0, (αx1 + αy1)) = (α(2x1), α0, α(x1 + y1)) = α(2x1, 0, x1 + y1) = αT (u) isto mostra que a segunda condic¸a˜o e´ satisfeita. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Da mesma forma, T (αu) = T (α(x1, y1)) = T (αx1, αy1) = (2(αx1), 0, (αx1 + αy1)) = (α(2x1), α0, α(x1 + y1)) = α(2x1, 0, x1 + y1) = αT (u) isto mostra que a segunda condic¸a˜o e´ satisfeita. Enta˜o T e´ uma transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Sejam E = IR, F = IR espac¸os vetoriais. Considere G : E → F u 7→ G (u) = u2 . Vamos verificar se G e´ uma transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Sejam E = IR, F = IR espac¸os vetoriais. Considere G : E → F u 7→ G (u) = u2 . Vamos verificar se G e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Sejam E = IR, F = IR espac¸os vetoriais. Considere G : E → F u 7→ G (u) = u2 . Vamos verificar se G e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: G (u+v) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Sejam E = IR, F = IR espac¸os vetoriais. Considere G : E → F u 7→ G (u) = u2 . Vamos verificar se G e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: G (u+v) = (u+v)2 A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Sejam E = IR, F = IR espac¸os vetoriais. Considere G : E → F u 7→ G (u) = u2 . Vamos verificar se G e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: G (u+v) = (u+v)2 = u2+2uv+v2 A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Sejam E = IR, F = IR espac¸os vetoriais. Considere G : E → F u 7→ G (u) = u2 . Vamos verificar se G e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: G (u+v) = (u+v)2 = u2+2uv+v2 6= u2+v2 A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Sejam E = IR, F = IR espac¸os vetoriais. Considere G : E → F u 7→ G (u) = u2 . Vamos verificar se G e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: G (u+v) = (u+v)2 = u2+2uv+v2 6= u2+v2 = G (u)+G (v), A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Sejam E = IR, F = IR espac¸os vetoriais. Considere G : E → F u 7→ G (u) = u2 . Vamos verificar se G e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: G (u+v) = (u+v)2 = u2+2uv+v2 6= u2+v2 = G (u)+G (v), isto e´, A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Sejam E = IR, F = IR espac¸os vetoriais. Considere G : E → F u 7→ G (u) = u2 . Vamos verificar se G e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: G (u+v) = (u+v)2 = u2+2uv+v2 6= u2+v2 = G (u)+G (v), isto e´, G (u + v) 6= G (u) + G (v), A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Sejam E = IR, F = IR espac¸os vetoriais. Considere G : E → F u 7→ G (u) = u2 . Vamos verificar se G e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: G (u+v) = (u+v)2 = u2+2uv+v2 6= u2+v2 = G (u)+G (v), isto e´, G (u + v) 6= G (u) + G (v), isto mostra que G na˜o e´ uma transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Propriedade Decorre da definic¸a˜o que uma transformac¸a˜o linear T : E → F leva o vetor nulo de E no vetor nulo de F , isto e´, se 0 ∈ E , T (0) = 0 ∈ F . A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Propriedade Decorre da definic¸a˜o que uma transformac¸a˜o linear T : E → F leva o vetor nulo de E no vetor nulo de F , isto e´, se 0 ∈ E , T (0) = 0 ∈ F . De fato, A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Propriedade Decorre da definic¸a˜o que uma transformac¸a˜o linear T : E → F leva o vetor nulo de E no vetor nulo de F , isto e´, se 0 ∈ E , T (0) = 0 ∈ F . De fato, T (0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Propriedade Decorre da definic¸a˜o que uma transformac¸a˜o linear T : E → F leva o vetor nulo de E no vetor nulo de F , isto e´, se 0 ∈ E , T (0) = 0 ∈ F . De fato, T (0) = T (0 + 0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Propriedade Decorre da definic¸a˜o que uma transformac¸a˜o linear T : E → F leva o vetor nulo de E no vetor nulo de F , isto e´, se 0 ∈ E , T (0) = 0 ∈ F . De fato, T (0) = T (0 + 0) = T (0) + T (0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Propriedade Decorre da definic¸a˜o que uma transformac¸a˜o linear T : E → F leva o vetor nulo de E no vetor nulo de F , isto e´, se 0 ∈ E , T (0) = 0 ∈ F . De fato, T (0) = T (0 + 0) = T (0) + T (0) ⇒ T (0) = T (0) + T (0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Propriedade Decorre da definic¸a˜o que uma transformac¸a˜o linear T : E → F leva o vetor nulo de E no vetor nulo de F , isto e´, se 0 ∈ E , T (0) = 0 ∈ F . De fato, T (0) = T (0 + 0) = T (0) + T (0) ⇒ T (0) = T (0) + T (0) ⇒ T (0)− T (0) = T (0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Propriedade Decorre da definic¸a˜oque uma transformac¸a˜o linear T : E → F leva o vetor nulo de E no vetor nulo de F , isto e´, se 0 ∈ E , T (0) = 0 ∈ F . De fato, T (0) = T (0 + 0) = T (0) + T (0) ⇒ T (0) = T (0) + T (0) ⇒ T (0)− T (0) = T (0) ⇒ 0 = T (0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Propriedade Decorre da definic¸a˜o que uma transformac¸a˜o linear T : E → F leva o vetor nulo de E no vetor nulo de F , isto e´, se 0 ∈ E , T (0) = 0 ∈ F . De fato, T (0) = T (0 + 0) = T (0) + T (0) ⇒ T (0) = T (0) + T (0) ⇒ T (0)− T (0) = T (0) ⇒ 0 = T (0) ⇒ T (0) = 0 A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Propriedade Decorre da definic¸a˜o que uma transformac¸a˜o linear T : E → F leva o vetor nulo de E no vetor nulo de F , isto e´, se 0 ∈ E , T (0) = 0 ∈ F . De fato, T (0) = T (0 + 0) = T (0) + T (0) ⇒ T (0) = T (0) + T (0) ⇒ T (0)− T (0) = T (0) ⇒ 0 = T (0) ⇒ T (0) = 0 Isto nos ajuda a detectar transformac¸o˜es na˜o lineares. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo de uma transformac¸a˜o na˜o linear Exemplo Sejam E = IR3, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere H : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ H(x , y , z) = (x + 1, y , z) . Vamos verificar se H e´ uma transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo de uma transformac¸a˜o na˜o linear Exemplo Sejam E = IR3, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere H : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ H(x , y , z) = (x + 1, y , z) . Vamos verificar se H e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo de uma transformac¸a˜o na˜o linear Exemplo Sejam E = IR3, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere H : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ H(x , y , z) = (x + 1, y , z) . Vamos verificar se H e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: H(0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo de uma transformac¸a˜o na˜o linear Exemplo Sejam E = IR3, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere H : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ H(x , y , z) = (x + 1, y , z) . Vamos verificar se H e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: H(0) = H(0, 0, 0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo de uma transformac¸a˜o na˜o linear Exemplo Sejam E = IR3, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere H : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ H(x , y , z) = (x + 1, y , z) . Vamos verificar se H e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: H(0) = H(0, 0, 0) = (0 + 1, 0, 0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo de uma transformac¸a˜o na˜o linear Exemplo Sejam E = IR3, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere H : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ H(x , y , z) = (x + 1, y , z) . Vamos verificar se H e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: H(0) = H(0, 0, 0) = (0 + 1, 0, 0) 6= (0, 0, 0). A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo de uma transformac¸a˜o na˜o linear Exemplo Sejam E = IR3, F = IR3 espac¸os vetoriais. Considere H : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ H(x , y , z) = (x + 1, y , z) . Vamos verificar se H e´ uma transformac¸a˜o linear. Soluc¸a˜o: H(0) = H(0, 0, 0) = (0 + 1, 0, 0) 6= (0, 0, 0). Portanto, F na˜o e´ uma transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Cuidado! Vimos que G : E → F u 7→ G (u) = u2 . na˜o e´ uma transformac¸a˜o linear, A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Cuidado! Vimos que G : E → F u 7→ G (u) = u2 . na˜o e´ uma transformac¸a˜o linear, no entanto, A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Cuidado! Vimos que G : E → F u 7→ G (u) = u2 . na˜o e´ uma transformac¸a˜o linear, no entanto, G (0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Cuidado! Vimos que G : E → F u 7→ G (u) = u2 . na˜o e´ uma transformac¸a˜o linear, no entanto, G (0) = 02 A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Cuidado! Vimos que G : E → F u 7→ G (u) = u2 . na˜o e´ uma transformac¸a˜o linear, no entanto, G (0) = 02 = 0. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Cuidado! Vimos que G : E → F u 7→ G (u) = u2 . na˜o e´ uma transformac¸a˜o linear, no entanto, G (0) = 02 = 0. Observac¸a˜o Se T (0) 6= 0, T na˜o e´ linear. Mas cuidado T (0) = 0 na˜o e´ suficiente para que T seja linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Matrizes e Transformac¸o˜es Lineares O pro´ximo exemplo mostra que a toda matriz m × n esta´ associada uma transformac¸a˜o linear de IRn em IRm. Em outras palavras, podemos dizer que uma matriz produz uma transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Matrizes e Transformac¸o˜es Lineares O pro´ximo exemplo mostra que a toda matriz m × n esta´ associada uma transformac¸a˜o linear de IRn em IRm. Em outras palavras, podemos dizer que uma matriz produz uma transformac¸a˜o linear. Exemplo Sejam E = IRn, F = IRm e A uma matriz m × n. Definimos LA : IR n → IRm v → LA(v) = A · v onde v = x1 x2 ... xn e LA(v) = A · x1 x2 ... xn = y1 y2 ... ym . Vamos verificar que LA e´ uma transformac¸a˜o linear.[2] A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Soluc¸a˜o: A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Soluc¸a˜o: Temos LA(u + v) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Soluc¸a˜o: Temos LA(u + v) = A(u + v) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Soluc¸a˜o: Temos LA(u + v) = A(u + v) = A(u) + A(v) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Soluc¸a˜o: Temos LA(u + v) = A(u + v) = A(u) + A(v) = LA(u) + LA(v), A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Soluc¸a˜o: Temos LA(u + v) = A(u + v) = A(u) + A(v) = LA(u) + LA(v), LA(αu) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Soluc¸a˜o: Temos LA(u + v) = A(u + v) = A(u) + A(v) = LA(u) + LA(v), LA(αu) = A(αu) A´lgebra Linear Pereira, C.G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Soluc¸a˜o: Temos LA(u + v) = A(u + v) = A(u) + A(v) = LA(u) + LA(v), LA(αu) = A(αu) = αA(u) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Soluc¸a˜o: Temos LA(u + v) = A(u + v) = A(u) + A(v) = LA(u) + LA(v), LA(αu) = A(αu) = αA(u) = αLA(u). A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Soluc¸a˜o: Temos LA(u + v) = A(u + v) = A(u) + A(v) = LA(u) + LA(v), LA(αu) = A(αu) = αA(u) = αLA(u). e portanto LA e´ uma transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Como exemplo, suponhamos A = 2 00 0 1 1 e LA : IR 2 → IR3 . Temos A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Como exemplo, suponhamos A = 2 00 0 1 1 e LA : IR 2 → IR3 . Temos LA : IR 2 → IR3[ x y ] → LA(v) = A · [ x y ] = 2 00 0 1 1 · [ x y ] A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Como exemplo, suponhamos A = 2 00 0 1 1 e LA : IR 2 → IR3 . Temos LA : IR 2 → IR3[ x y ] → LA(v) = A · [ x y ] = 2 00 0 1 1 · [ x y ] da´ı A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Como exemplo, suponhamos A = 2 00 0 1 1 e LA : IR 2 → IR3 . Temos LA : IR 2 → IR3[ x y ] → LA(v) = A · [ x y ] = 2 00 0 1 1 · [ x y ] da´ı LA(x , y) = (2x , 0, x + y). Observe que LA e´ uma transformac¸a˜o linear, conforme verificamos no primeiro exemplo. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Suma´rio 1 Introduc¸a˜o 2 Conceitos e Teoremas 3 Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Teorema Teorema Dados dois espac¸os vetoriais reais V e W e uma base de V , {v1, · · · , vn}, sejam {w1, · · · ,wn} elementos arbitra´rios de W . Enta˜o existe uma u´nica aplicac¸a˜o linear T : V → W tal que T (v1) = w1, · · · ,T (vn) = wn. Esta aplicac¸a˜o e´ dada por: se v = a1v1 + · · ·+ anvn, T (v) = a1T (v1) + · · ·+ anT (vn) = a1w1 + · · ·+ anwn A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). Dado A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). Dado v = (x , y) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). Dado v = (x , y) = x(1, 0) + y(0, 1) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). Dado v = (x , y) = x(1, 0) + y(0, 1) = xe1 + ye2 A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). Dado v = (x , y) = x(1, 0) + y(0, 1) = xe1 + ye2 ⇒ v = xe1 + ye2 A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). Dado v = (x , y) = x(1, 0) + y(0, 1) = xe1 + ye2 ⇒ v = xe1 + ye2 da´ı T (v) = T (xe1 + ye2) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). Dado v = (x , y) = x(1, 0) + y(0, 1) = xe1 + ye2 ⇒ v = xe1 + ye2 da´ı T (v) = T (xe1 + ye2) = T (xe1) + T (ye2) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). Dado v = (x , y) = x(1, 0) + y(0, 1) = xe1 + ye2 ⇒ v = xe1 + ye2 da´ı T (v) = T (xe1 + ye2) = T (xe1) + T (ye2) = xT (e1) + yT (e2) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). Dado v = (x , y) = x(1, 0) + y(0, 1) = xe1 + ye2 ⇒ v = xe1 + ye2 da´ı T (v) = T (xe1 + ye2) = T (xe1) + T (ye2) = xT (e1) + yT (e2) = x(2,−1, 0) + y(0, 0, 1) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜olinear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 0) = (2,−1, 0) e T (0, 1) = (0, 0, 1). Soluc¸a˜o: Temos e1 = (1, 0) e e2 = (0, 1) base de IR 2, w1 = T (e1) = (2,−1, 0) e w2 = T (e2) = (0, 0, 1). Dado v = (x , y) = x(1, 0) + y(0, 1) = xe1 + ye2 ⇒ v = xe1 + ye2 da´ı T (v) = T (xe1 + ye2) = T (xe1) + T (ye2) = xT (e1) + yT (e2) = x(2,−1, 0) + y(0, 0, 1) = (2x ,−x , y) Portanto, T (x , y) = (2x ,−x , y). A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) = (λ, λ− 2β) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) = (λ, λ− 2β) enta˜o A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) = (λ, λ− 2β) enta˜o{ x = λ A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) = (λ, λ− 2β) enta˜o{ x = λ y = λ− 2β A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) = (λ, λ− 2β) enta˜o{ x = λ y = λ− 2β ⇒ y = x − 2β A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) = (λ, λ− 2β) enta˜o{ x = λ y = λ− 2β ⇒ y = x − 2β ⇒ 2β = x − y A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) = (λ, λ− 2β) enta˜o{ x = λ y = λ− 2β ⇒ y = x − 2β ⇒ 2β = x − y ⇒ β = x − y 2 A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) = (λ, λ− 2β) enta˜o{ x = λ y = λ− 2β ⇒ y = x − 2β ⇒ 2β = x − y ⇒ β = x − y 2 da´ı A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base para o IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) = (λ, λ− 2β) enta˜o{ x = λ y = λ− 2β ⇒ y = x − 2β ⇒ 2β = x − y ⇒ β = x − y 2 da´ı v = (x , y) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplos Exemplo Determine a transformac¸a˜o linear T : IR2 → IR3 tal que T (1, 1) = (3, 2, 1) e T (0,−2) = (0, 1, 0). Soluc¸a˜o: Neste caso na˜o temos a base canoˆnica. Devemos escrever o vetor v = (x , y) como combinac¸a˜o linear dos vetores (1, 1) e (0,−2) que formam uma base parao IR2. Dado v = (x , y) = λ(1, 1) + β(0,−2) = (λ, λ− 2β) enta˜o{ x = λ y = λ− 2β ⇒ y = x − 2β ⇒ 2β = x − y ⇒ β = x − y 2 da´ı v = (x , y) = x(1, 1) + x − y 2 (0,−2) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes temos A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes temos T (v) = T (x , y) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes temos T (v) = T (x , y) = T ( x(1, 1) + x − y 2 (0,−2) ) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes temos T (v) = T (x , y) = T ( x(1, 1) + x − y 2 (0,−2) ) = T (x(1, 1)) + T ( x − y 2 (0,−2) ) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes temos T (v) = T (x , y) = T ( x(1, 1) + x − y 2 (0,−2) ) = T (x(1, 1)) + T ( x − y 2 (0,−2) ) = xT (1, 1) + x − y 2 T (0,−2) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes temos T (v) = T (x , y) = T ( x(1, 1) + x − y 2 (0,−2) ) = T (x(1, 1)) + T ( x − y 2 (0,−2) ) = xT (1, 1) + x − y 2 T (0,−2) = x(3, 2, 1) + x − y 2 (0, 1, 0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes temos T (v) = T (x , y) = T ( x(1, 1) + x − y 2 (0,−2) ) = T (x(1, 1)) + T ( x − y 2 (0,−2) ) = xT (1, 1) + x − y 2 T (0,−2) = x(3, 2, 1) + x − y 2 (0, 1, 0) = (3x , 2x , 1x) + ( 0, x − y 2 , 0 ) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes temos T (v) = T (x , y) = T ( x(1, 1) + x − y 2 (0,−2) ) = T (x(1, 1)) + T ( x − y 2 (0,−2) ) = xT (1, 1) + x − y 2 T (0,−2) = x(3, 2, 1) + x − y 2 (0, 1, 0) = (3x , 2x , 1x) + ( 0, x − y 2 , 0 ) = ( 3x , 5x − y 2 , 1x ) Portanto, T (x , y) = ( 3x , 5x − y 2 , 1x ) . A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Imagem da Transformac¸a˜o) Seja T : V → W uma transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Imagem da Transformac¸a˜o) Seja T : V → W uma transformac¸a˜o linear. A imagem de T e´ o conjunto dos vetores w ∈W tais que existe um vetor v ∈ V , que satisfaz T (v) = w. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Imagem da Transformac¸a˜o) Seja T : V → W uma transformac¸a˜o linear. A imagem de T e´ o conjunto dos vetores w ∈W tais que existe um vetor v ∈ V , que satisfaz T (v) = w. Ou seja, A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Imagem da Transformac¸a˜o) Seja T : V → W uma transformac¸a˜o linear. A imagem de T e´ o conjunto dos vetores w ∈W tais que existe um vetor v ∈ V , que satisfaz T (v) = w. Ou seja, Im(T ) = {w ∈W ;T (v) = w para algum v ∈ V }. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Imagem da Transformac¸a˜o) Seja T : V → W uma transformac¸a˜o linear. A imagem de T e´ o conjunto dos vetores w ∈W tais que existe um vetor v ∈ V , que satisfaz T (v) = w. Ou seja, Im(T ) = {w ∈W ;T (v) = w para algum v ∈ V }. Observac¸a˜o A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Imagem da Transformac¸a˜o) Seja T : V → W uma transformac¸a˜o linear. A imagem de T e´ o conjunto dos vetores w ∈W tais que existe um vetor v ∈ V , que satisfaz T (v) = w. Ou seja, Im(T ) = {w ∈W ;T (v) = w para algum v ∈ V }. Observac¸a˜o Temos que Im(T ) e´ um subconjunto de W e, ale´m disso, e´ um subespac¸o vetorial de W . A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Nu´cleo da Transformac¸a˜o) Seja T : V → W uma transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Nu´cleo da Transformac¸a˜o) Seja T : V → W uma transformac¸a˜o linear. O conjunto de todos os vetores v ∈ V tais que T (v) = 0 e´ chamado nu´cleo de T , sendo denotado por ker(T ). A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Nu´cleo da Transformac¸a˜o) Seja T : V → W uma transformac¸a˜o linear. O conjunto de todos os vetores v ∈ V tais que T (v) = 0 e´ chamado nu´cleo de T , sendo denotado por ker(T ).Isto e´, ker(T ) = {v ∈ V ;T (v) = 0}. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Nu´cleo da Transformac¸a˜o) Seja T : V → W uma transformac¸a˜o linear. O conjunto de todos os vetores v ∈ V tais que T (v) = 0 e´ chamado nu´cleo de T , sendo denotado por ker(T ).Isto e´, ker(T ) = {v ∈ V ;T (v) = 0}. Observac¸a˜o Temos que ker(T ) e´ um subconjunto de V e, ale´m disso, e´ um subespac¸o vetorial de V . A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja a transformac¸a˜o linear T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . Encontre a ImT e ker T . A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja a transformac¸a˜o linear T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . Encontre a ImT e ker T . Soluc¸a˜o: A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja a transformac¸a˜o linear T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . Encontre a ImT e ker T . Soluc¸a˜o: A imagem de T e´ dada por Im T = {(x , 2y , 0); x , y ∈ IR} A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja a transformac¸a˜o linear T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . Encontre a ImT e ker T . Soluc¸a˜o: A imagem de T e´ dada por Im T = {(x , 2y , 0); x , y ∈ IR} = {x(1, 0, 0) + y(0, 2, 0); x , y ∈ IR} A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja a transformac¸a˜o linear T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . Encontre a ImT e ker T . Soluc¸a˜o: A imagem de T e´ dada por Im T = {(x , 2y , 0); x , y ∈ IR} = {x(1, 0, 0) + y(0, 2, 0); x , y ∈ IR} = [(1, 0, 0), (0, 2, 0)]. Observe que dim [Im T ] = 2. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e TeoremasAplicac¸o˜es Lineares e Matrizes A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes O nu´cleo de T e´ dada por ker T = {(x , y , z);T (x , y , z) = (0, 0, 0)} A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes O nu´cleo de T e´ dada por ker T = {(x , y , z);T (x , y , z) = (0, 0, 0)} = {(x , y , z); (x , 2y , 0) = (0, 0, 0)} A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes O nu´cleo de T e´ dada por ker T = {(x , y , z);T (x , y , z) = (0, 0, 0)} = {(x , y , z); (x , 2y , 0) = (0, 0, 0)} = {(0, 0, z); z ∈ IR} A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes O nu´cleo de T e´ dada por ker T = {(x , y , z);T (x , y , z) = (0, 0, 0)} = {(x , y , z); (x , 2y , 0) = (0, 0, 0)} = {(0, 0, z); z ∈ IR} = {z(0, 0, 1); z ∈ IR} A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes O nu´cleo de T e´ dada por ker T = {(x , y , z);T (x , y , z) = (0, 0, 0)} = {(x , y , z); (x , 2y , 0) = (0, 0, 0)} = {(0, 0, z); z ∈ IR} = {z(0, 0, 1); z ∈ IR} = [(0, 0, 1)] Observe que dim [ker T ] = 1. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Injetora) Dada uma transformac¸a˜o linear T : V → W diremos que T e´ injetora se dados u ∈ V , v ∈ V com T (u) = T (v) tivermos u = v. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Injetora) Dada uma transformac¸a˜o linear T : V → W diremos que T e´ injetora se dados u ∈ V , v ∈ V com T (u) = T (v) tivermos u = v. Ou equivalentemente, T e´ injetora se dados u, v ∈ V com u 6= v, enta˜o T (u) 6= T (v). A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Injetora) Dada uma transformac¸a˜o linear T : V → W diremos que T e´ injetora se dados u ∈ V , v ∈ V com T (u) = T (v) tivermos u = v. Ou equivalentemente, T e´ injetora se dados u, v ∈ V com u 6= v, enta˜o T (u) 6= T (v). Definic¸a˜o (Sobrejetora) Dada uma transformac¸a˜o linear T : V → W diremos que T e´ sobrejetora se a imagem de T coincidir com W , ou seja, T (V ) = W. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Definic¸a˜o (Injetora) Dada uma transformac¸a˜o linear T : V → W diremos que T e´ injetora se dados u ∈ V , v ∈ V com T (u) = T (v) tivermos u = v. Ou equivalentemente, T e´ injetora se dados u, v ∈ V com u 6= v, enta˜o T (u) 6= T (v). Definic¸a˜o (Sobrejetora) Dada uma transformac¸a˜o linear T : V → W diremos que T e´ sobrejetora se a imagem de T coincidir com W , ou seja, T (V ) = W. Em outras palavras, T sera´ sobrejetora se dado w ∈W, existir v ∈ V tal que T (v) = w . A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observe que a transformac¸a˜o linear dada por A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observe que a transformac¸a˜o linear dada por T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observe que a transformac¸a˜o linear dada por T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . na˜o e´ injetora A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observe que a transformac¸a˜o linear dada por T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . na˜o e´ injetora e nem sobrejetora. Pois A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observe que a transformac¸a˜o linear dada por T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . na˜o e´ injetora e nem sobrejetora. Pois T (2, 1,−1) = (2, 2 · 1, 0) = (2, 2, 0) A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observe que a transformac¸a˜o linear dada por T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . na˜o e´ injetora e nem sobrejetora. Pois T (2, 1,−1) = (2, 2 · 1, 0) = (2, 2, 0) T (2, 1, 1) = (2, 2 · 1, 0) = (2, 2, 0) mostra na˜o ser injetora. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observe que a transformac¸a˜o linear dada por T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . na˜o e´ injetora e nem sobrejetora. Pois T (2, 1,−1) = (2, 2 · 1, 0) = (2, 2, 0) T (2, 1, 1) = (2, 2 · 1, 0) = (2, 2, 0) mostra na˜o ser injetora. E [(1, 0, 0), (0, 2, 0)] = IR2 A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observe que a transformac¸a˜o linear dada por T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . na˜o e´ injetora e nem sobrejetora. Pois T (2, 1,−1) = (2, 2 · 1, 0) = (2, 2, 0) T (2, 1, 1) = (2, 2 · 1, 0) = (2, 2, 0) mostra na˜o ser injetora. E [(1, 0, 0), (0, 2, 0)] = IR2 6= A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observe que a transformac¸a˜o linear dada por T : IR3 → IR3 (x , y , z) 7→ T (x , y , z) = (x , 2y , 0) . na˜o e´ injetora e nem sobrejetora. Pois T (2, 1,−1) = (2, 2 · 1, 0) = (2, 2, 0) T (2, 1, 1) = (2, 2 · 1, 0) = (2, 2, 0) mostra na˜o ser injetora. E [(1, 0, 0), (0, 2, 0)] = IR2 6= IR3. ] Na˜o e´ injetora, pois T (x , y , z) 6= W A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Teorema Seja T : V → W , uma transformac¸a˜o linear. Enta˜o ker(T ) = {0}, se e somente se T e´ injetora. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Teorema Seja T : V → W , uma transformac¸a˜o linear. Enta˜o ker(T ) = {0}, se e somente se T e´ injetora. Teorema Seja T : V → W , uma transformac¸a˜o linear. Enta˜o dim ker T + dim ImT = dimV . A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Corola´rio Seja dimV = dimW , enta˜o a transformac¸a˜o linear T : V → W , e´ injetora se e somente se T e´ sobrejetora. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Corola´rio Seja dimV = dimW , enta˜o a transformac¸a˜o linear T : V → W , e´ injetora se e somente se T e´ sobrejetora. Corola´rio Seja T : V → W , uma transformac¸a˜o linear injetora. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜esLineares e Matrizes Corola´rio Seja dimV = dimW , enta˜o a transformac¸a˜o linear T : V → W , e´ injetora se e somente se T e´ sobrejetora. Corola´rio Seja T : V → W , uma transformac¸a˜o linear injetora. Se dimV = dimW , enta˜o T leva base em base. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observac¸a˜o A dimensa˜o do nu´cleo da transformac¸a˜o linear e´ chamada de nulidade e a dimensa˜o da imagem e´ chamada de posto da transformac¸a˜o. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja P2 −→ P2 a transformac¸a˜o linear definida por L(at2 + bt + c) = (a + 2b)t + (b + c). A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observac¸a˜o Quando uma transformac¸a˜o linear T : V → W , for injetora e sobrejetora, ao mesmo tempo, da´-se o nome de isomorfismo. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observac¸a˜o Quando uma transformac¸a˜o linear T : V → W , for injetora e sobrejetora, ao mesmo tempo, da´-se o nome de isomorfismo. Quando ha´ uma tal transformac¸a˜o entre dois espac¸os vetoriais dizemos que eles sa˜o isomorfos. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Observac¸a˜o Quando uma transformac¸a˜o linear T : V → W , for injetora e sobrejetora, ao mesmo tempo, da´-se o nome de isomorfismo. Quando ha´ uma tal transformac¸a˜o entre dois espac¸os vetoriais dizemos que eles sa˜o isomorfos. Espac¸os vetoriais isomorfos tem a mesma dimensa˜o, ale´m disso um isomorfismo T : V −→W tem uma aplicac¸a˜o inversa T−1 : W −→ V que e´ linear e tambe´m e´ um isomorfismo. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja T : R3 −→ R3 dada por T (x , y , z) = (x − 2y , z , x + y). Vamos mostrar que T e´ isomorfismo e calcular T−1. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Suma´rio 1 Introduc¸a˜o 2 Conceitos e Teoremas 3 Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Veremos que uma vez fixadas as bases, a toda transformac¸a˜o linear T : V −→W esta´ associada a uma u´nica matriz. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Veremos que uma vez fixadas as bases, a toda transformac¸a˜o linear T : V −→W esta´ associada a uma u´nica matriz. Exemplo A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Veremos que uma vez fixadas as bases, a toda transformac¸a˜o linear T : V −→W esta´ associada a uma u´nica matriz. Exemplo Considerando R2 e as bases β = {(1, 0), (0, 1)} e β′ {(1, 1), (−1, 1)} e a matriz A = [ 2 −0 0 1 ] . A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Veremos que uma vez fixadas as bases, a toda transformac¸a˜o linear T : V −→W esta´ associada a uma u´nica matriz. Exemplo Considerando R2 e as bases β = {(1, 0), (0, 1)} e β′ {(1, 1), (−1, 1)} e a matriz A = [ 2 −0 0 1 ] . Queremos associar a matriz A uma aplicac¸a˜o linear que depende de β e β′. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Matriz de uma Transformac¸a˜o Linear A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Matriz de uma Transformac¸a˜o Linear Definic¸a˜o Seja T : V −→W linear, β {v1, v2, ...vn} base de V e β′ {w1,w2, ...,wn} base de W . Enta˜o a matriz Am×n tem a seguinte propriedade A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Matriz de uma Transformac¸a˜o Linear Definic¸a˜o Seja T : V −→W linear, β {v1, v2, ...vn} base de V e β′ {w1,w2, ...,wn} base de W . Enta˜o a matriz Am×n tem a seguinte propriedade [T (v)]β′ = A [v ]β A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Matriz de uma Transformac¸a˜o Linear Definic¸a˜o Seja T : V −→W linear, β {v1, v2, ...vn} base de V e β′ {w1,w2, ...,wn} base de W . Enta˜o a matriz Am×n tem a seguinte propriedade [T (v)]β′ = A [v ]β para todo v ∈ Ve ainda, [v ]β e [T (v)]β′ sa˜o as coordenadas de v e de T (v) em relac¸a˜o as bases β e β′, respectivamente. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja T : R3 −→ R2 tal que T (x , y , z) = (x + y , y − z). Seja β = {(1, 0, 1), (0, 1, 1), (1, 1, 1)} e β′ {(1, 2), (−1, 1)}. Procuremos [T ]ββ′ . A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja T : R3 −→ R2 tal que T (x , y , z) = (x + y , y − z). Seja β = {(1, 0, 1), (0, 1, 1), (1, 1, 1)} e β′ {(1, 2), (−1, 1)}. Procuremos [T ]ββ′ . Observac¸a˜o Observe que fixando outras bases β e β′, obtemos outra transformac¸a˜o linear. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja T : R3 −→ R2 tal que T (x , y , z) = (x + y , y − z). Seja β = {(1, 0, 1), (0, 1, 1), (1, 1, 1)} e β′ {(1, 2), (−1, 1)}. Procuremos [T ]ββ′ . Observac¸a˜o Observe que fixando outras bases β e β′, obtemos outra transformac¸a˜o linear. Exemplo 3, Boldrini, pag 160. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja T : R3 −→ R2 tal que T (x , y , z) = (x + y , y − z). Seja β = {(1, 0, 1), (0, 1, 1), (1, 1, 1)} e β′ {(1, 2), (−1, 1)}. Procuremos [T ]ββ′ . Observac¸a˜o Observe que fixando outras bases β e β′, obtemos outra transformac¸a˜o linear. Exemplo 3, Boldrini, pag 160. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja L : P1 −→ P2 definida por L [p(t)] = tp(t) e considere as bases ordenadas T = {t, 1} e S = { t2, t, 1 } para P1 e P2, respectivamente. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja L : P1 −→ P2 definida por L [p(t)] = tp(t) e considere as bases ordenadas T = {t, 1} e S = { t2, t, 1 } para P1 e P2, respectivamente. a) Encontre a matriz A associada a L. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja L : P1 −→ P2 definida por L [p(t)] = tp(t) e considere as bases ordenadas T = {t, 1} e S = { t2, t, 1 } para P1 e P2, respectivamente. a) Encontre a matriz A associada a L. b) Se p(t) = 3t − 2, calcule [p(t)] usando A. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Exemplo Seja L : P1 −→ P2 definida por L [p(t)]= tp(t) e considere as bases ordenadas T = {t, 1} e S = { t2, t, 1 } para P1 e P2, respectivamente. a) Encontre a matriz A associada a L. b) Se p(t) = 3t − 2, calcule [p(t)] usando A. Observac¸a˜o Sugesta˜o de estudo: Steinbruch: Cap 4, exerc´ıcios sec¸a˜o 4.8, 1-37. Boldrini: Cap 5, pag 142 a` 161, exerc´ıcios 1, 2, 3, 4, 5, 11, 14 e 16. A´lgebra Linear Pereira, C. G. A. Introduc¸a˜o Conceitos e Teoremas Aplicac¸o˜es Lineares e Matrizes Bibliografia Lima, Elon L. “A´lgebra Linear”, 3. ed., Rio de Janeiro, Instituto de Matema´tica Pura e Aplicada, CNPq, 1998, 357p. Boldrini, Jose´ L. “A´lgebra Linear”, 3. ed., Sa˜o Paulo, Harper & Row do Brasil, 1980. Steinbruch, Alfredo. “Introduc¸a˜o a` A´lgebra Linear”, Sa˜o Paulo, Pearson Education do Brasil,1997. Introdução Conceitos e Teoremas Aplicações Lineares e Matrizes
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