diff --git a/Semana03/semana03.tex b/Semana03/semana03.tex index 00c1683..8591261 100644 --- a/Semana03/semana03.tex +++ b/Semana03/semana03.tex @@ -592,14 +592,14 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} \left[ \begin{array}{r} 1 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right]\quad \text{e}\quad \vec{e}_2 = \left[ \begin{array}{c} 0\\ - 1\\ + 1 \end{array} \right]. \end{equation} De fato, @@ -608,19 +608,19 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} \left[ \begin{array}{r} x_1 \\ - x_2 \\ + x_2 \end{array} \right] = x_1 \left[ \begin{array}{r} 1 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right] + x_2 \left[ \begin{array}{c} 0\\ - 1\\ + 1 \end{array} \right] = x_1 \vec{e}_1 + x_2 \vec{e}_2. \end{equation} Logo, utilizando a propriedade de a transformação ser linear, temos que @@ -633,7 +633,7 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} \begin{array}{r} 1 \\ 3 \\ - -1 \\ + -1 \end{array} \right] \quad \text{e}\quad T(\vec{e}_2) = @@ -641,7 +641,7 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} \begin{array}{r} -3 \\ 5 \\ - 1 \\ + 1 \end{array} \right]. \end{equation} Concluímos que @@ -651,27 +651,27 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} \begin{array}{r} 1 \\ 3 \\ - -1 \\ + -1 \end{array} \right] + x_2 \left[ \begin{array}{r} -3 \\ 5 \\ - 1 \\ + 1 \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{rr} 1 & -3 \\ 3 & 5 \\ - -1 & 1 \\ + -1 & 1 \end{array} \right] \left[ \begin{array}{r} x_1 \\ - x_2 \\ + x_2 \end{array} \right]. \end{equation} Desta forma, associamos uma matriz de ordem $3 \times 2$ à transformação linear $T: \mathbb{R}^2 \to \mathbb{R}^3$. @@ -687,7 +687,7 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} \begin{array}{r} 5 \\ 0 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right], \quad T(\vec{e}_2) = @@ -695,7 +695,7 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} \begin{array}{r} 0 \\ 5 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right] \quad \text{e} \quad T(\vec{e}_3) = @@ -703,7 +703,7 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} \begin{array}{r} 0 \\ 0 \\ - 5 \\ + 5 \end{array} \right]. \end{equation} Assim, podemos escrever @@ -712,14 +712,14 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} \begin{array}{rrr} 5 & 0 & 0 \\ 0 & 5 & 0 \\ - 0 & 0 & 5 \\ + 0 & 0 & 5 \end{array} \right] \left[ \begin{array}{r} x_1 \\ x_2 \\ - x_3 \\ + x_3 \end{array} \right]. \lhd \end{equation} @@ -741,13 +741,13 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} \left[ \begin{array}{r} \cos \theta \\ - \sen \theta \\ + \sen \theta \end{array} \right], \quad T(\vec{e}_2) = \left[ \begin{array}{r} - \sen \theta \\ - \cos \theta \\ + \cos \theta \end{array} \right]. \end{equation} Logo, concluímos que @@ -755,13 +755,13 @@ \section{Matriz de uma transformação linear} T(\vec{x}) = \left[ \begin{array}{rr} \cos \theta & - \sen \theta \\ - \sen \theta & \cos \theta \\ + \sen \theta & \cos \theta \end{array} \right] \left[ \begin{array}{r} x_1 \\ - x_2 \\ + x_2 \end{array} \right]. \end{equation} @@ -856,7 +856,7 @@ \subsection{Transformações lineares sobrejetoras} \begin{array}{rrrr} 5 & 3 & 1 & 1 \\ 0 & -1 & 1 & -1 \\ - 0 & 0 & 0 & 3 \\ + 0 & 0 & 0 & 3 \end{array} \right]. \end{equation} Como são quatro colunas de $\mathbb{R}^3$, vemos que as colunas são LD e, portanto, $T$ não é injetora. @@ -868,7 +868,7 @@ \subsection{Transformações lineares sobrejetoras} \begin{array}{rrrr|r} 5 & 3 & 1 & 1 & b_1\\ 0 & -1 & 1 & -1& b_2\\ - 0 & 0 & 0 & 3& b_3\\ + 0 & 0 & 0 & 3& b_3 \end{array} \right] \end{equation} possui solução para todo $\vec{b} \in \mathbb{R}^3$. De fato, o sistema possui solução (já que nenhuma linha da sua forma escalonada é inconsistente). Em verdade, o sistema possui uma variável livre. Logo, $T$ é sobrejetora. @@ -882,7 +882,7 @@ \subsection{Transformações lineares sobrejetoras} \begin{array}{rrrr} 3 & 1 \\ 5 & 7 \\ - 0 & -4 \\ + 0 & -4 \end{array} \right]. \end{equation} Como são somente duas colunas, é fácil ver que uma não é múltipla da outra: por causa das primeiras componentes, podemos pensar que a primeira coluna é três vezes a primeira, mas verificando a segunda linha já não dá certo $3\cdot 7 \neq 5$. Logo, as colunas são LI e a transformação $T$ é injetora. diff --git a/Semana05/semana05.tex b/Semana05/semana05.tex index 259783c..3ae980b 100644 --- a/Semana05/semana05.tex +++ b/Semana05/semana05.tex @@ -35,7 +35,7 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc|c} 7 & -3 & 0 & 2 \\ 3 & -1 & 1 & 0 \\ - 0 & 1 & 2 & -2 \\ + 0 & 1 & 2 & -2 \end{array} \right] \end{equation} Esta forma é adequada para resolver o sistema por escalonamento (também conhecido como método de eliminação gaussiana). Poderíamos fazer eliminação gaussiana sem recorrer à matriz aumentada associada, mas isto implicaria em ter que ficar reescrevendo as variáveis independentes a todo momento, além de tomar certo cuidado para não se confundir com os coeficientes nulos. O escalonamento de uma matriz torna o procedimento mais automatizado e minimiza as chances de erro. @@ -45,21 +45,21 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc} 7 & -3 & 0 \\ 3 & -1 & 1 \\ - 0 & 1 & 2 \\ + 0 & 1 & 2 \end{array} \right] \left[ \begin{array}{c} x_1 \\ x_2 \\ - x_3 \\ + x_3 \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{c} 2 \\ 0 \\ - -2 \\ + -2 \end{array} \right] \quad \text{ ou } \quad A \vec{x} = \vec{b}. \end{equation} Nesta forma, aparece o produto de uma matriz por um vetor. Depois podemos considerar produto de matrizes e a resolução de sistemas lineares concomitantemente (ver também capítulo da Semana 04). Caso a matriz $A$ acima seja invertível, sabemos que o sistema possui apenas uma solução e que @@ -72,28 +72,28 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc} 7 \\ 3 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right] + x_2 \left[ \begin{array}{c} -3 \\ -1 \\ - 1 \\ + 1 \end{array} \right] + x_3 \left[ \begin{array}{c} 0 \\ 1 \\ - 2 \\ + 2 \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{c} 2 \\ 0 \\ - -2 \\ + -2 \end{array} \right] \end{equation} Aqui, há uma interpretação mais geométrica. Estudar a existência de soluções do sistema linear é equivalente a se perguntar se o vetor @@ -103,7 +103,7 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{c} 2 \\ 0 \\ - -2 \\ + -2 \end{array} \right] \end{equation} pode ser escrito como combinação linear dos vetores @@ -112,21 +112,21 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc} 7 \\ 3 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right], \quad \vec{v}_2 = \left[ \begin{array}{c} -3 \\ -1 \\ - 1 \\ + 1 \end{array} \right] \quad \text{e} \quad \vec{v}_3 = \left[ \begin{array}{c} 0 \\ 1 \\ - 2 \\ + 2 \end{array} \right], \end{equation} que são as colunas da matriz $A$. Logo, resolver o sistema linear é equivalente a perguntar se $\vec{b}$ está no espaço gerado por $\vec{v}_1, \vec{v}_2$ e $\vec{v}_3$, isto é, se $\vec{b} \in \Span\{\vec{v}_1, \vec{v}_2, \vec{v}_3\}$. @@ -156,7 +156,7 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc|c} 7 & -3 & 0 & 2 \\ 3 & -1 & 1 & 0 \\ - 0 & 1 & 2 & -2 \\ + 0 & 1 & 2 & -2 \end{array} \right]. \end{equation} Nossa técnica básica de escalonamento permite fazer uma análise de todos os pontos de vista acima. Os primeiros passos do escalonamento podem ser: @@ -166,14 +166,14 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc|c} 7 & -3 & 0 & 2 \\ 0 & 1 & 2 & -2 \\ - 3 & -1 & 1 & 0 \\ + 3 & -1 & 1 & 0 \end{array} \right]\xrightarrow{-(3/7)\ell_1 + \ell_3 \text{ em } \ell_3} \left[ \begin{array}{ccc|c} 7 & -3 & 0 & 2 \\ 0 & 1 & 2 & -2 \\ - 0 & 2/7 & 1 & -6/7 \\ + 0 & 2/7 & 1 & -6/7 \end{array} \right] \end{equation} @@ -183,14 +183,14 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc|c} 7 & -3 & 0 & 2 \\ 0 & 1 & 2 & -2 \\ - 0 & 2 & 7 & -6 \\ + 0 & 2 & 7 & -6 \end{array} \right] \xrightarrow{-2\ell_2 + \ell_3 \text{ em } \ell_3} \left[ \begin{array}{ccc|c} 7 & -3 & 0 & 2 \\ 0 & 1 & 2 & -2 \\ - 0 & 0 & 3 & -2 \\ + 0 & 0 & 3 & -2 \end{array} \right] \end{equation} Estas continhas iniciais já revelam muito! Por exemplo: @@ -222,7 +222,7 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc|c} 1 & -3 & 0 & 2 \\ 0 & 4 & 1 & -3 \\ - 3 & -1 & 2 & 0 \\ + 3 & -1 & 2 & 0 \end{array} \right]. \end{equation} Nossa técnica básica de escalonamento permite fazer uma análise de todos os pontos de vista acima. Os primeiros passos do escalonamento podem ser: @@ -232,14 +232,14 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc|c} 1 & -3 & 0 & 2 \\ 0 & 4 & 1 & -3 \\ - 0 & 8 & 2 & -6 \\ + 0 & 8 & 2 & -6 \end{array} \right] \xrightarrow{-2\ell_2 + \ell_3 \text{ em } \ell_3} \left[ \begin{array}{ccc|c} 1 & -3 & 0 & 2 \\ 0 & 4 & 1 & -3 \\ - 0 & 0 & 0 & 0 \\ + 0 & 0 & 0 & 0 \end{array} \right]. \end{equation} Assim como no exemplo anterior, estas contas também revelam toda a estrutura do sistema linear e de sua matriz associada. @@ -251,7 +251,7 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc|c} 1 & -3 & 0 & 2 \\ 0 & 4 & 1 & 1 \\ - 3 & -1 & 2 & 0 \\ + 3 & -1 & 2 & 0 \end{array} \right] \xrightarrow{-3\ell_1 + \ell_3 \text{ em } \ell_3} @@ -259,14 +259,14 @@ \section{Interpretações de sistemas lineares e de matrizes invertíveis} \begin{array}{ccc|c} 1 & -3 & 0 & 2 \\ 0 & 4 & 1 & 1 \\ - 0 & 8 & 2 & -6 \\ + 0 & 8 & 2 & -6 \end{array} \right] \xrightarrow{-2\ell_2 + \ell_3 \text{ em } \ell_3} \left[ \begin{array}{ccc|c} 1 & -3 & 0 & 2 \\ 0 & 4 & 1 & 1 \\ - 0 & 0 & 0 & -8 \\ + 0 & 0 & 0 & -8 \end{array} \right]. \end{equation} @@ -367,7 +367,7 @@ \section{Espaços vetoriais} a_{11} & a_{12} & \cdots & a_{1n} \\ a_{21} & a_{22} & \cdots & a_{2n} \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ - a_{m1} & a_{m2} & \cdots & a_{mn} \\ + a_{m1} & a_{m2} & \cdots & a_{mn} \end{array} \right] \quad \text{e} \quad B = @@ -376,7 +376,7 @@ \section{Espaços vetoriais} b_{11} & b_{12} & \cdots & b_{1n} \\ b_{21} & b_{22} & \cdots & b_{2n} \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ - b_{m1} & b_{m2} & \cdots & b_{mn} \\ + b_{m1} & b_{m2} & \cdots & b_{mn} \end{array} \right], \end{equation} definimos @@ -387,7 +387,7 @@ \section{Espaços vetoriais} a_{11} + b_{11} & a_{12} + b_{12} & \cdots & a_{1n} + b_{1n} \\ a_{21} + b_{21} & a_{22} + b_{22} & \cdots & a_{2n} + b_{2n} \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ - a_{m1} + b_{m1} & a_{m2} + b_{m2} & \cdots & a_{mn} + b_{mn} \\ + a_{m1} + b_{m1} & a_{m2} + b_{m2} & \cdots & a_{mn} + b_{mn} \end{array} \right] \quad \text{e} \quad k\cdot A = @@ -396,7 +396,7 @@ \section{Espaços vetoriais} k\cdot a_{11} & k\cdot a_{12} & \cdots & k\cdot a_{1n} \\ k\cdot a_{21} & k\cdot a_{22} & \cdots & k\cdot a_{2n} \\ \vdots & \vdots & & \vdots \\ - k\cdot a_{m1} & k\cdot a_{m2} & \cdots & k\cdot a_{mn} \\ + k\cdot a_{m1} & k\cdot a_{m2} & \cdots & k\cdot a_{mn} \end{array} \right]. \end{equation} É imediato verificar que valem todas as 8 propriedades acima (faça!). @@ -467,25 +467,25 @@ \subsection{Subespaços vetoriais} \left[ \begin{array}{c} x \\ - y \\ + y \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{c} x \\ - 2x \\ + 2x \end{array} \right] = x \cdot \left[ \begin{array}{c} 1 \\ - 2 \\ + 2 \end{array} \right], \end{equation} isto é, $H = \Span \left\{ \left[ \begin{array}{c} 1 \\ - 2 \\ + 2 \end{array} \right] \right\}$. \end{ex} @@ -498,28 +498,28 @@ \subsection{Subespaços vetoriais} \begin{array}{c} x \\ y \\ - z \\ + z \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{c} x \\ 2x +3z \\ - z \\ + z \end{array} \right] = x \cdot \left[ \begin{array}{c} 1 \\ 2 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right] + z \cdot \left[ \begin{array}{c} 0 \\ 3 \\ - 1 \\ + 1 \end{array} \right], \end{equation} isto é, @@ -529,14 +529,14 @@ \subsection{Subespaços vetoriais} \begin{array}{c} 1 \\ 2 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right], \left[ \begin{array}{c} 0 \\ 3 \\ - 1 \\ + 1 \end{array} \right] \right\} @@ -582,7 +582,7 @@ \subsection{Espaço nulo} \begin{array}{ccccc} -3 & 6 & -1 & 1 & -7 \\ 1 & -2 & 2 & 3 & -1 \\ - 2 & -4 & 5 & 8 & -4 \\ + 2 & -4 & 5 & 8 & -4 \end{array} \right] \end{equation} Nós queremos determinar as soluções do sistema linear homogêneo @@ -591,7 +591,7 @@ \subsection{Espaço nulo} \begin{array}{ccccc} -3 & 6 & -1 & 1 & -7 \\ 1 & -2 & 2 & 3 & -1 \\ - 2 & -4 & 5 & 8 & -4 \\ + 2 & -4 & 5 & 8 & -4 \end{array} \right] \left[ @@ -600,14 +600,14 @@ \subsection{Espaço nulo} x_2 \\ x_3 \\ x_4 \\ - x_5 \\ + x_5 \end{array} \right] = \left[ \begin{array}{c} 0 \\ 0 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right]. \end{equation} Poderíamos escrever a matriz associada aumentada e escalonar, mas como este é um sistema homogêneo, não faz diferença escrevermos a última coluna com os zeros ou não (nenhuma operação elementar fará com que desapareçam os zeros). Logo, vamos obter a forma escalonada reduzida da matriz $A$ (contas como exercício): @@ -616,14 +616,14 @@ \subsection{Espaço nulo} \begin{array}{ccccc} -3 & 6 & -1 & 1 & -7 \\ 1 & -2 & 2 & 3 & -1 \\ - 2 & -4 & 5 & 8 & -4 \\ + 2 & -4 & 5 & 8 & -4 \end{array} \right] \sim \left[ \begin{array}{ccccc} 1 & -2 & 0 & -1 & 3 \\ 0 & 0 & 1 & 2 & -2 \\ - 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\ + 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \end{array} \right] \sim \left\{ @@ -641,7 +641,7 @@ \subsection{Espaço nulo} x_2 \\ x_3 \\ x_4 \\ - x_5 \\ + x_5 \end{array} \right] = \left[ @@ -650,7 +650,7 @@ \subsection{Espaço nulo} x_2 \\ - 2 x_4 + 2 x_5 \\ x_4 \\ - x_5 \\ + x_5 \end{array} \right] = x_2 \left[ @@ -659,7 +659,7 @@ \subsection{Espaço nulo} 1 \\ 0 \\ 0 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right] + x_4 \left[ @@ -668,7 +668,7 @@ \subsection{Espaço nulo} 0 \\ -2 \\ 1 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right] + x_5 \left[ @@ -677,7 +677,7 @@ \subsection{Espaço nulo} 0 \\ 2 \\ 0 \\ - 1 \\ + 1 \end{array} \right]. \end{equation} Isto significa que @@ -690,7 +690,7 @@ \subsection{Espaço nulo} 1 \\ 0 \\ 0 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right], \left[ @@ -699,7 +699,7 @@ \subsection{Espaço nulo} 0 \\ -2 \\ 1 \\ - 0 \\ + 0 \end{array} \right], \left[ @@ -708,7 +708,7 @@ \subsection{Espaço nulo} 0 \\ 2 \\ 0 \\ - 1 \\ + 1 \end{array} \right]\right\}. \ \lhd \end{equation} diff --git a/Semana06-07/semana06-07.tex b/Semana06-07/semana06-07.tex index 34ec523..c5e8423 100644 --- a/Semana06-07/semana06-07.tex +++ b/Semana06-07/semana06-07.tex @@ -131,7 +131,7 @@ \section{Bases de espaços vetoriais} \vec{v}_1 &=& a_{11} \vec{w}_1 + a_{21} \vec{w}_2 + \cdots + a_{k1} \vec{w}_k \\ \vec{v}_2 &=& a_{12} \vec{w}_1 + a_{22} \vec{w}_2 + \cdots + a_{k2} \vec{w}_k \\ & \vdots& \\ - \vec{v}_d &=& a_{1d} \vec{w}_1 + a_{2d} \vec{w}_2 + \cdots + a_{kd} \vec{w}_k \\ + \vec{v}_d &=& a_{1d} \vec{w}_1 + a_{2d} \vec{w}_2 + \cdots + a_{kd} \vec{w}_k \end{array} \right. \end{equation} O problema é que, se tivéssemos quantidades diferentes de vetores nas bases, digamos $k