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Exercícios Complementares de Álgebra Linear (2018-1) - 1 - Espaços Vetoriais, Base e Dimensão 1. Verifique se o conjunto de vetores dado é l.i. ou l.d.: a) )}1,1,2(),0,1,1{( b) )}5,5,7,4(),1,1,1,1(),1,1,2,0(),0,0,1,1{( c) }2,{ tt ee d) )}1,1,0,0(),0,0,1,1(),0,0,2,0(),0,0,1,1{( e) }32,22,132{ 22 ttttt f) 14 21 22 , 10 01 40 , 02 10 11 g) )}0,0(),,1,1{( h) }32,594,153{ 232323 ttttttttt Resposta: Você pode montar uma matriz com as coordenadas/coeficientes/elementos, escaloná-la e verificar a existência de linhas nulas. a) li b) ld c) ld d) ld e) ld f) ld g) ld h) ld 2. Verifique se o conjunto de vetores S forma uma base para o espaço vetorial V. Justifique a sua resposta. a) S= )}1,1,2(),0,1,1{( 3RV b) S= )}1,2,1(),1,1,2(),0,1,1{( 3RV c) S= 1 2 2 3 , 1 1 0 0 , 0 1 2 1 , 0 0 0 3 )(14 RMV x d) S= }32,22,132{ 22 tttt )(2 RPV Resposta: a) S não é base para 𝑹𝟑 pois 𝐝𝐢𝐦𝑹𝟑 = 𝟑 e o conjunto apresenta dois vetores. b) S é base para 𝑹𝟑 pois S é formado por um conjunto de 3 vetores li e 𝐝𝐢𝐦𝑹𝟑 = 𝟑 c) S é base para 𝑴𝟒𝒙𝟏(𝑹) pois S é formado por um conjunto de 4 vetores li e 𝒅𝒊𝒎𝑴𝟒𝒙𝟏(𝑹) = 𝟒. 𝟏 = 𝟒 d) S é base para 𝑷𝟐(𝑹) pois S é formado por um conjunto de 3 vetores li e 𝒅𝒊𝒎𝑷𝟐(𝑹) = 𝟐 + 𝟏 = 𝟑 3. Determine o valor de m para que o conjunto de vetores {(1, −1,0,1), (2, 𝑚, 2,0), (0,5,2, −2)} seja l.d. . Resposta: 𝐦 = 𝟑 Exercícios Complementares de Álgebra Linear (2018-1) - 2 - 4. (Baseado em “Álgebra Linear e suas aplicações”. David C. Lay. LTC (Ex 23 p.235)) Os quatro primeiros polinômios de Hermite são 1, 2t, −2 + 4t2 e − 12t + 8t3. Esses polinômios surgem naturalmente no estudo de certas equações diferenciais importantes em física matemática. É fácil provar que os quatro primeiros polinômios de Hermite formam uma base para P3. a) Verifique que B = {1, 2t, −2 + 4t2, −12t + 8t3} forma uma base de P3 . b) Seja 𝒑(𝑡) = 7 – 12𝑡 − 8𝑡2 + 12𝑡3 um polinômio de 𝑃3. Determine o vetor (𝑎, 𝑏, 𝑐, 𝑑) das coordenadas de 𝑝(𝑡) em relação aos vetores da base 𝐵. Resposta: a) Basta verificar que o conjunto 𝑩 é li já que 𝒅𝒊𝒎𝑃3 = 4 e B contém 4 vetores. b) Escreva 𝒑(𝒕) como combinação linear dos vetores de 𝑩 e obtenha (𝒂, 𝒃, 𝒄, 𝒅) = (𝟑, 𝟑, −𝟐, 𝟑 𝟐 ). 5. Uma situação importante na qual aparece um subespaço vetorial é obtida ao resolvermos um sistema de equações lineares homogêneo. Considere o sistema linear homogêneo: 04 032 02 zyx zyx zyx O Conjunto de Soluções S desse sistema linear é um subespaço vetorial do 𝑹𝟑. a) Escreva o conjunto de soluções S deste sistema linear. b) Determine uma base e a dimensão desse conjunto de soluções S. Resposta: a) 𝐒 = {( 𝟕 𝟑 𝐳, − 𝟓 𝟑 𝐳 , 𝐳) ∈ 𝐑𝟑} b) Base para S: {( 𝟕 𝟑 , − 𝟓 𝟑 , 𝟏)} e dimS=1. 6. (Boldrini – Álgebra Linear – 3 ed. 1980 – pág 131 – ex. 18 – adaptado) Considere o subespaço )]5,5,7,4(),1,1,1,1(),1,1,2,0(),0,0,1,1[( W de 4R . a) O vetor 𝑢 = (2, −3,2,2) pertence a W? Justifique. b) Exiba uma base para W. Qual é a dimensão? c) 4RW ? Por que? Resposta: a) Sim, pois o vetor 𝒖 pode ser escrito como combinação linear dos vetores do sistema de geradores de W. b) Base para W: {(𝟏, 𝟎, 𝟎, 𝟎), (𝟎, 𝟏, 𝟎, 𝟎), (𝟎, 𝟎, 𝟏, 𝟏)} e dim W=3 c) W não é igual a 𝑹𝟒 pois dimW ≠ dim𝑹𝟒. 7. Considere os planos 𝜋1 , 𝜋2 e 𝜋3 do ℝ 3, dados respectivamente pelas equações: { 𝜋1: x − y + z = 0 𝜋2 : − 2 x + 3y + z = 0 𝜋3 : − 𝑥 + 2 y + 2 z = 0 Exercícios Complementares de Álgebra Linear (2018-1) - 3 - O conjunto dessas equações forma um sistema de equações lineares homogêneo. Sabe- se que o Conjunto de Soluções desse sistema é um subespaço vetorial do ℝ3. Assinale a alternativa correta: a) Os planos 𝜋1, 𝜋2 e 𝜋3 interceptam-se numa reta. Esta reta é um subespaço gerado pelo vetor (𝑥, 𝑦, 𝑧) = (−4, −3,1). b) Os três planos interceptam-se num único ponto do ℝ3 e este ponto é (𝑥, 𝑦, 𝑧) = (−4, −3,1). c) Os planos 𝜋1, 𝜋2 e 𝜋3 interceptam-se num único ponto do ℝ 3 e este ponto é (𝑥, 𝑦, 𝑧) = (0,0,0). d) Os planos 𝜋1, 𝜋2 e 𝜋3 não possuem ponto comum. e) Os três planos são paralelos coincidentes. Resposta: alternativa (a) 8. Considere o conjunto de vetores 𝑆 = {(1, 1, 1), (1, 0, 1), (0, 2, 0), (3, 2, 𝑎)} . Determine o único valor de 𝑎 de forma que 𝑆 não seja um sistema de geradores do espaço vetorial ℝ3. Resposta: a=3 9. Em cada item, verifique se o conjunto de vetores 𝐵 é linearmente dependente (l. d.) ou linearmente independente (l. i.). Diga, também, se 𝐵 é uma base para o espaço vetorial 𝑉. Não deixe de apresentar justificativa para as respostas. a) 23 51 , 74 12 B e 𝑉 = 𝕄2𝑥2(ℝ) b) 𝐵 = {(2, – 1, 1), (4, 1, 0), (0, – 2, 3)} e 𝑉 = ℝ3 Resposta: a) B é l. i. , mas não é base de V uma vez que a dimensão de V é 4 e B contém apenas 2 vetores de V. b) B é l. i. e é base de V uma vez que a dimensão de V é 3 e B contém 3 vetores (de V).
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