[wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

[wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

Ik ben hier even mee bezig: http://wwwir.vub.ac.be/wisk/data/examenarc...I-alg-jan07.pdf

Bij vraag 1b wordt gevraagd naar de kern en het beeld van die afbeelding en hun basissen en dimensies.

Ik dacht het volgende:

Ker(f):

Re(z) = 0 en Im(z) = 0, dus z=0

Re(w-z) = 0, dus w = 0 + ki met k een reëel getal.

Ik ben niet zeker van mijn notatie, maar ik zou dan zeggen dat dit een basis is:

{ {(0,0),(0,0)} , {(0,0),(0,i)}}

De dimensie zou dan 1 moeten zijn

Im(f):

Im(f) = {f(w,z)| (w,z) in C^2}

Basis:
\(\left \{ \begin{array}{c}{\left( \begin{array}{cc}1 & 0 \\0 & 0 \end{array}\right) , \left( \begin{array}{cc}0 & 1 \\0 & 0 \end{array}\right) , \left( \begin{array}{cc}0 & 0 \\0 & 1 \end{array}\right) }\end{array}\right\}\)
Zodat dim(Im(f)) = 3

Kan iemand dit verifiëren/corrigeren?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

Xenion schreef:Ik ben niet zeker van mijn notatie, maar ik zou dan zeggen dat dit een basis is:

{ {(0,0),(0,0)} , {(0,0),(0,i)}}

De dimensie zou dan 1 moeten zijn
Dit is wat vreemd, in een basis mag niet meer dan nodig zitten (lineaire onafhankelijkheid!).

Je moet een basis geven voor :D ², dus voor koppels (z,w) met z,w complex. Voor heel :P ²:

{(z,w)|z,w in :D } of {(a+bi,c+di)|a,b,c,d in :P } (of in koppelnotatie: {((a,b),(c,d))|a,b,c,d in :D })

Ga uit van een van die laatste twee vormen (want je moet een onderscheid kunnen maken tussen reëel en imaginair deel voor je kern hier), wat wordt dan een basis voor Ker(f)?

Verder kloppen de dimensies. Ga na dat met z=a+bi en w=c+di, Im(f) er zo uit ziet:
\(\left( {\begin{array}{*{20}c} a & {a - c} \\ 0 & { - b} \\\end{array}} \right)\)
Want wat je nu noteert is wel wat weinig om de dimensie daaruit te concluderen...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: [wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

Bedankt voor je antwoord:

@Kern: is dit dan wel een goeie basis? {(0 + 0i , 0 + ki) | k in :D } (De nullen om aan te tonen dat het zeker complex is.)

@Baan: ik had die stap vluchtig gemaakt en geconcludeerd dat in de rechter bovendriehoek eender wat kan staan, maar dat linksonder altijd een 0 staat.

Als ik de dimensies optel kom ik ook mooi op die van :D ² dus dat leek me wel in orde.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

@Kern: is dit dan wel een goeie basis? {(0 + 0i , 0 + ki) | k in :P } (De nullen om aan te tonen dat het zeker complex is.)
Ja, of gewoon {(0,k)|k in :D } of {((0,0),(0,k))|k in :P } als je de koppelnotatie voor complexe getallen gebruikt.
Xenion schreef:@Baan: ik had die stap vluchtig gemaakt en geconcludeerd dat in de rechter bovendriehoek eender wat kan staan, maar dat linksonder altijd een 0 staat.

Als ik de dimensies optel kom ik ook mooi op die van :D ² dus dat leek me wel in orde.
Het is niet "triviaal" dat er eender wat kan staan. Als de elementen a, b en a+b waren geweest, had je ook drie niet-nulle elementen maar wel slechts dimensie 2. Je zou de dimensiestelling achteraf als controle moeten hebben, anders krijg je ook niet de volle punten voor dat deel denk ik :D
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: [wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

Zou je misschien in dit topic ook nog een hint kunnen geven voor vraag 2b en 2c van dat zelfde examen? Desnoods met iets meer uitleg in spoiler-tags?

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

Heb je a gevonden? Dat zou inspiratie voor b moeten geven...
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: [wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

Heb je a gevonden? Dat zou inspiratie voor b moeten geven...
Wel 'gevonden', dat is toch gewoon diezelfde matrix met op de diagonaal de vierkantswortels van de elementen ipv de elementen zelf?

Kan je dan voor het b deel stellen dat je een basis hebt gevonden waarvoor de matrix diagonaliseerbaar is en dan van die diagonaalmatrix de S nemen waarvoor geldt dat S^2 die diagonaalmatrix is en dan een basisovergang toepassen op die gevonden S?

En dan kan je uiteraard c oplossen met de methode die je in b moet aantonen.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

Wel 'gevonden', dat is toch gewoon diezelfde matrix met op de diagonaal de vierkantswortels van de elementen ipv de elementen zelf?
Juist.
Kan je dan voor het b deel stellen dat je een basis hebt gevonden waarvoor de matrix diagonaliseerbaar is en dan van die diagonaalmatrix de S nemen waarvoor geldt dat S^2 die diagonaalmatrix is en dan een basisovergang toepassen op die gevonden S?
Je weet dat A diagonaliseerbaar, dus A = PDP-1, waarbij D precies van de vorm is zoals beschreven in deel a.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 2.609

Re: [wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

TD schreef:Juist.

Je weet dat A diagonaliseerbaar, dus A = PDP-1, waarbij D precies van de vorm is zoals beschreven in deel a.
Intuïtief zie ik meestal wel iets, maar omdat dan wiskundig te bewijzen lukt niet altijd.

Ik heb c even snel uitgewerkt met Derive en ik kom inderdaad een matrix uit waarvan het kwadraat de gegeven matrix is. Ik blokkeer soms op matrices, altijd die producten uitwerken en inverse zoeken...

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: [wiskunde] lineaire algebra: kern en beeld

Daarna is het nog omzetten in de taal wiskunde. Even opschrijven, we hadden dus A = PDP-1 met D een diagonaalmatrix met enkel positieve eigenwaarden. Er bestaat dan een E zodat E² = D (zie deel a). Bekijk dan de matrix B = PEP-1, zodat B² = PE²P-1 = PDP-1 = A.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer