Lineaire afbeelding

Moderators: dirkwb, Xilvo

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 12

Lineaire afbeelding

Beste,

Ik zit met het volgende probleem; Bepaal de rang en de nulliteit van de lineaire transformatie

T: R^(2x2) --> R^(2x2) die gedefinieerd wordt als
\( T(X)=\left[\begin{matrix} 1 & 1 \\ 0 & 0 \end{matrix}\right] X +X \left[\begin{matrix} 0&0\\ 1&1 \end{matrix}\right]\)
De nulliteit of dimensie van de kern heb ik gevonden door X een willekeurige 2x2 matrix te kiezen, en het geheel gelijkstellen aan nul. Maar hoe bepaal ik nu de rang en de bijhorende basis van mijn beeldruimte?

Alvast bedankt

Gebruikersavatar
Berichten: 10.179

Re: Lineaire afbeelding

Hoe ziet het beeld van zo'n willekeurige matrix X eruit?
Zoek je graag naar het meest interessante wetenschapsnieuws? Wij zoeken nog een vrijwilliger voor ons nieuwspostteam.

Gebruikersavatar
Berichten: 12

Re: Lineaire afbeelding

Indien ik voor
\(X = \begin{bmatrix} x_{11} & x_{12} \\ x_{21} & x_{22} \end{bmatrix}\)
kies

dan vind ik voor
\( T(X) = \begin{bmatrix} x_{11}+x_{21}+x_{12} & x_{12}+x_{22}+x_{12} \\ x_{22} & x_{22} \end{bmatrix}\)
dus de verzameling van mijn matrices die in het beeld zitten zijn van die vorm, hoe kies ik dan een basis?

Gebruikersavatar
Berichten: 10.179

Re: Lineaire afbeelding

Dit klopt ;) . De vraag die je jezelf nu moet stellen is intuïtief gewoon: wat in T(X) kan ik willekeurig kiezen? Bijv kan ik een matrix van de vorm

Code: Selecteer alles

1 2

3 4
bekomen als beeld van een X? Waarom wel of waarom niet?
Zoek je graag naar het meest interessante wetenschapsnieuws? Wij zoeken nog een vrijwilliger voor ons nieuwspostteam.

Gebruikersavatar
Berichten: 12

Re: Lineaire afbeelding

Die zal er zeker niet inzitten aangezien de getallen van de onderste rij gelijk moeten zijn. Maar ik weet echt niet hoe ik nu mijn basis vind. Ik heb dit geprobeerd; stel
\(x_{22}=1\)
, dan is dus
\(x_{21}=1\)
. Vul ik dit in in het stelsel van volgende vergelijkingen
\(x_{11}+x_{21}+x_{12}=x_{11}2x_{12}+x_{22}=x_{12}x_{22}=x_{21}x_{22}=x_{22}\)
dan vind ik
\(\begin{bmatrix} 0 &-1 \\ 1&1 \end{bmatrix}\)
kies ik voor
\( x_{11}=1\)
dan heb ik nog een vrije parameter over. ik kies bijvoorbeeld
\( x_{12}= 2 \)
dan vind ik
\(\begin{bmatrix} 1 &2 \\ -2&-2 \end{bmatrix}\)
tenslotte kies ik voor
\(x_{12}=1 \)
en dan vind ik
\(\begin{bmatrix} 0 &1 \\ -1&-1 \end{bmatrix}\)
Aangezien die laatste matrix lineair afhankelijk is van de eerste kan dit dus al geen basis zijn. Ik geraak er niet uit.

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lineaire afbeelding

Als je dat allemaal niet zo 'ziet', pak het dan wat systematischer aan. Als je de nulliteit/kern gevonden hebt, dan weet je wellicht al dat de dimensie daarvan 1 is. Als je de dimensiestelling kent, weet je hierdoor ook dat de dimensie van het beeld 3 zal zijn (som 4). Als je dat nog niet weet, ook geen probleem. Schrijf het beeld uit als lineaire combinatie van de 4 parameters die je zelf hebt ingevoerd:
\(\left( {\begin{array}{*{20}{c}} {{x_{11}} + {x_{21}} + {x_{12}}} & {2{x_{12}} + {x_{22}}} \\ {{x_{22}}} & {{x_{22}}} \\\end{array}} \right) = {x_{11}}\left( {\begin{array}{*{20}{c}} 1 & 0 \\ 0 & 0 \\\end{array}} \right) + {x_{12}}\left( {\begin{array}{*{20}{c}} 1 & 2 \\ 0 & 0 \\\end{array}} \right) + {x_{21}}\left( {\begin{array}{*{20}{c}} 1 & 0 \\ 0 & 0 \\\end{array}} \right) + {x_{22}}\left( {\begin{array}{*{20}{c}} 0 & 1 \\ 1 & 1 \\\end{array}} \right)\)
De vier matrices rechts zijn duidelijk voortbrengend voor het beeld. Ofwel weet je via de dimensiestelling al dat er '1 te veel' is, ofwel ga je nu nog even na of die 4 lineair onafhankelijk zijn. Dat zijn ze niet, je kan deze verzameling van 4 matrices uitdunnen tot een basis (en dat is hier vrij eenvoudig). Moest je dat willen, kan je ook eenvoudigere basisvectoren kiezen.
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Gebruikersavatar
Berichten: 12

Re: Lineaire afbeelding

Heel erg bedankt!! Jammer dat ik er zelf niet kon opkomen, maar het begint allemaal wel door te dringen nu.

Jouw uitleg was ook erg duidelijk, nogmaals bedankt ;)

Gebruikersavatar
Berichten: 24.578

Re: Lineaire afbeelding

Graag gedaan, succes ermee!
"Malgré moi, l'infini me tourmente." (Alfred de Musset)

Reageer