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algebra lineal ucm, Apuntes de Álgebra Lineal

Asignatura: Álgebra Lineal, Profesor: , Carrera: Física, Universidad: UCM

Tipo: Apuntes

2014/2015

Subido el 26/09/2015

carlomagno_gran
carlomagno_gran 🇪🇸

3

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Ejercicios de ´
Algebra
2014-2015
1Dados los subespacios vectoriales de R3,
V1={(x1, x2, x3) : 5x1+x2+ 3x3= 0}V2= lin{(2,0,1),(10,1,3),(2,3,5)},
calcular: a) la dimensi´on y una base de V1, b) la dimensi´on y una base de V2junto a sus ecuaciones impl´ıcitas, c) la
dimensi´on y una base de V1V2, d) la dimensi´on y una base de V1+V2.
2Hallar el ucleo y la imagen del operador lineal representado, en la base can´onica de C3, por la matriz:
2 0 2
3i3 0
1 + i1 1
.
3Demostrar que para cualquier forma bilineal antisim´etrica ωen R3, existe un ´unico vector uen R3tal que,
ω(x,y) = det(u,x,y),
para todos los vectores x,yde R3.
4Calcular los valores y vectores propios de la matriz,
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.
5Sea fun operador diagonalizable con autovalores {λ1, λ2, . . . , λn}en un espacio lineal Vde dimensi´on n. Si
{x1, x2, . . . , xn}es una base de Vformada por vectores propios de f,f(xi) = λixipara i= 1,2, . . . , n, se pide
a) El espectro, los vectores propios y el determinante del operador f3.
b) Si fes invertible, el espectro y los vectores propios del operador inverso f1.
6Dado el subespacio lineal de C3,W={(x1, x2, x3) : x1+x2+ix3= 0}, se pide: a) una base ortonormal de cada
uno de los subespacios WyW, b) la matriz, en la base can´onica de C3, de los proyectores ortogonales sobre Wy
W, c) la proyecci´on ortogonal del vector (1,1,1) sobre WyWy d) hallar la matriz, en la base can´onica de C3, de
un operador autoadjunto cuya traza valga 5 y tenga a Wcomo subespacio propio con autovalor 1.
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Ejercicios de Algebra´

1 Dados los subespacios vectoriales de R^3 ,

V 1 = {(x 1 , x 2 , x 3 ) : − 5 x 1 + x 2 + 3x 3 = 0} V 2 = lin{(2, 0 , 1), (10, 1 , 3), (2, 3 , −5)},

calcular: a) la dimensi´on y una base de V 1 , b) la dimensi´on y una base de V 2 junto a sus ecuaciones impl´ıcitas, c) la dimensi´on y una base de V 1 ∩ V 2 , d) la dimensi´on y una base de V 1 + V 2.

2 Hallar el n´ucleo y la imagen del operador lineal representado, en la base can´onica de C^3 , por la matriz:  

3 i 3 0 1 + i 1 1

3 Demostrar que para cualquier forma bilineal antisim´etrica ω en R^3 , existe un ´unico vector u en R^3 tal que,

ω(x, y) = det(u, x, y),

para todos los vectores x, y de R^3.

4 Calcular los valores y vectores propios de la matriz,  

i 0 1 i − 1 0

5 Sea f un operador diagonalizable con autovalores {λ 1 , λ 2 ,... , λn} en un espacio lineal V de dimensi´on n. Si {x 1 , x 2 ,... , xn} es una base de V formada por vectores propios de f , f (xi) = λi xi para i = 1, 2 ,... , n, se pide a) El espectro, los vectores propios y el determinante del operador f 3. b) Si f es invertible, el espectro y los vectores propios del operador inverso f −^1.

6 Dado el subespacio lineal de C^3 , W = {(x 1 , x 2 , x 3 ) : x 1 + x 2 + ix 3 = 0}, se pide: a) una base ortonormal de cada uno de los subespacios W y W ⊥, b) la matriz, en la base can´onica de C^3 , de los proyectores ortogonales sobre W y W ⊥, c) la proyecci´on ortogonal del vector (1, 1 , 1) sobre W y W ⊥^ y d) hallar la matriz, en la base can´onica de C^3 , de un operador autoadjunto cuya traza valga 5 y tenga a W ⊥^ como subespacio propio con autovalor 1.

7 Estudiar el problema de diagonalizaci´on de la matriz,

F =

8 Se define la matriz,

A =

Explicar, sin efectuar ning´un c´alculo, si la matriz A es diagonalizable. Obtener su espectro y hallar, si existe, una matriz ortogonal P tal que P tAP sea diagonal.

9 Encontrar un operador autoadjunto en C^4 , con espectro { 1 , − 1 } y que deje invariante al subespacio V = {(x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) : x 1 − ix 3 = 0, x 2 + x 4 = 0}.

10 Sea V el subespacio lineal de R^4 , V = {(x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) : x 1 + x 4 = 0, x 2 − x 3 = 0}. Escribir la matriz, en la base can´onica de R^4 , de la transformaci´on ortogonal que efect´ua una rotaci´on de ´angulo π/3 sobre los vectores de V y deja invariantes los vectores de V ⊥.

11 Dadas las formas lineales en R^5 , φ 1 (x) = x 1 − x 2 + 5x 3 + x 4 + 2x 5 y φ 2 (x) = x 3 + x 4 + x 5 , se define la forma cuadr´atica Q(x) = φ 1 (x)φ 2 (x). Hallar una base de R^5 en la que Q(x) se reduzca a una suma de cuadrados. Determinar si la forma Q(x) es definida positiva o negativa.

12 Clasificar las curvas planas definidas por la ecuaci´on: − 2 x^2 + y^2 + 4xy − 4 x − 2 y = c, para los distintos valores del par´ametro real c. Representar gr´aficamente los casos cualitativamente distintos.