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Vetores linearmente independentes determinam soluções de equações diferenciais que modelam inúmeros problemas de todas as ordens nas ciências aplic...

Vetores linearmente independentes determinam soluções de equações diferenciais que modelam inúmeros problemas de todas as ordens nas ciências aplicadas (controle populacional de pragas, movimento pendular, dinâmica de doenças, etc.).

Uma propriedade importante, envolvendo conjuntos linearmente independentes, é que,dados os vetores u e v, linearmente independentes, então os vetores (u + v) e (u – v) também são linearmente independentes.​​​​​​​

Sendo assim, mostre as condições necessárias sobre os números reais a, b, c, d ∈ R, de forma que os vetores (au + bv) e (cu + dv) também sejam linearmente independentes.

​​​​​​​Obs.: Para a resolução do desafio, demonstre a implicação "u e v linearmente independentes implica (u + v) e (u – v) linearmente independentes", e faça uso dessa prova como base para formular a resposta.


💡 2 Respostas

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Ed Verified user icon

Para que os vetores (au + bv) e (cu + dv) sejam linearmente independentes, as condições necessárias são: 1. a e b não podem ser ambos iguais a zero. 2. c e d não podem ser ambos iguais a zero. Essas condições garantem que os vetores (au + bv) e (cu + dv) não possam ser escritos como combinações lineares dos vetores u e v, o que implica em sua linearmente independência. Para demonstrar essa implicação, podemos partir da suposição de que u e v são linearmente independentes. Se (au + bv) e (cu + dv) fossem linearmente dependentes, isso significaria que existem escalares α e β, não ambos iguais a zero, tais que: α(au + bv) + β(cu + dv) = 0 Expandindo essa equação, temos: (αa + βc)u + (αb + βd)v = 0 Como u e v são linearmente independentes, isso implica que os coeficientes (αa + βc) e (αb + βd) devem ser iguais a zero. Portanto, temos o seguinte sistema de equações: αa + βc = 0 αb + βd = 0 Se a e b não forem ambos iguais a zero, podemos dividir a primeira equação por a e a segunda equação por b: α + (βc/a) = 0 (αb/a) + βd = 0 Agora, se c e d não forem ambos iguais a zero, podemos dividir a primeira equação por c e a segunda equação por d: (α/c) + β = 0 α + (βd/c) = 0 Essas equações mostram que α e β devem ser iguais a zero, o que contradiz a suposição de que não são ambos iguais a zero. Portanto, concluímos que (au + bv) e (cu + dv) são linearmente independentes se a e b não forem ambos iguais a zero, e c e d não forem ambos iguais a zero.

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Tamara Mendes

Admite apenas a solução trivial se detT ≠ 0 ↔ ad - cb ≠ 0

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