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Cambio de matriz asociada a una transformación lineal al cambiar las bases, Apuntes de Álgebra

El teorema que relaciona la transformación lineal t y sus matrices asociadas respecto a diferentes bases. Se demuestra la igualdad de las matrices tb′,a′ y pb′,btb,apa,a′, donde p es la matriz de cambio de base. Además, se presentan un corolario y un ejercicio para practicar el concepto.

Tipo: Apuntes

2013/2014

Subido el 19/01/2014

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Cambio de la matriz
asociada a una transformaci´on lineal
al cambiar las bases del dominio y contradominio
Objetivos. Estudiar el cambio de la matriz asociada a una transformaci´on lineal al
cambiar las bases del dominio y contradominio.
Requisitos. Matriz asociada a una transformaci´on lineal, cambio de base, unicidad de la
representaci´on matricial de una transformaci´on lineal.
1. Repaso breve. En el tema anterior definimos la matriz asociada a una transformaci´on
lineal respecto a un par de bases, luego demostramos la ormula
(T v)B=TB,AvA
y la unicidad de representaci´on matricial: si
vV(T v)B=CvA,
entonces C=TB,A. En este tema seguimos estudiando la correspondencia entre transfor-
maciones lineales y matrices.
2. Teorema (cambio de la matriz asociada a una transformaci´on lineal al cam-
biar las bases del dominio y del contradominio). Sean V, W algunos espacios vec-
toriales de dimensiones finitas sobre un campo F, sea T L(V, W ), sean AyA0bases de
Vy sean ByB0bases de W. Entonces
TB0,A0=PB0,BTB,APA,A0.
En otra forma,
TB0,A0=P1
B,B0TB,APA,A0.
Demostraci´on. Para un vector arbitrario vV,
(T v)B0=PB0,B(T v)B=PB0,BTB,AvA=PB0,BTB,APA,A0vA0.
Por el teorema de la unicidad de la representaci´on matricial de una transformaci´on lineal,
TB0,A0=PB0,BTB,APA,A0.
Cambio de la matriz asociada a una transformaci´on lineal, agina 1 de 3
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Cambio de la matriz

asociada a una transformaci´on lineal

al cambiar las bases del dominio y contradominio

Objetivos. Estudiar el cambio de la matriz asociada a una transformaci´on lineal al cambiar las bases del dominio y contradominio.

Requisitos. Matriz asociada a una transformaci´on lineal, cambio de base, unicidad de la representaci´on matricial de una transformaci´on lineal.

  1. Repaso breve. En el tema anterior definimos la matriz asociada a una transformaci´on lineal respecto a un par de bases, luego demostramos la f´ormula

(T v)B = TB,AvA

y la unicidad de representaci´on matricial: si

∀v ∈ V (T v)B = CvA,

entonces C = TB,A. En este tema seguimos estudiando la correspondencia entre transfor- maciones lineales y matrices.

  1. Teorema (cambio de la matriz asociada a una transformaci´on lineal al cam- biar las bases del dominio y del contradominio). Sean V, W algunos espacios vec- toriales de dimensiones finitas sobre un campo F, sea T ∈ L(V, W ), sean A y A′^ bases de V y sean B y B′^ bases de W. Entonces

TB′,A′^ = PB′,BTB,APA,A′^.

En otra forma, TB′,A′ = P (^) B−,^1 B′ TB,APA,A′^.

Demostraci´on. Para un vector arbitrario v ∈ V ,

(T v)B′ = PB′,B(T v)B = PB′,BTB,AvA = PB′,BTB,APA,A′ vA′.

Por el teorema de la unicidad de la representaci´on matricial de una transformaci´on lineal,

TB′,A′ = PB′,BTB,APA,A′.

  1. Corolario (cambio de la matriz asociada a un operador lineal al cambiar la base del espacio). Sea V un espacio vectorial de dimensi´on finita, sea T ∈ L(V )V y sean A y B bases de V. Entonces

TB = PB,ATAPA,B,

esto es, TB = PA,BTAPA,B.

Demostraci´on. Es un caso particular del teorema, cuando el contradominio coincide con el dominio W = V. Aqu´ı en vez de A y A′^ escribimos A y B.

  1. Ejercicio. Calcular la matriz del operador D : P 2 (R) → P 1 (R) en las bases (f 0 , f 1 ) y (f 0 , f 1 , f 2 ), donde

f 0 (x) = 1, f 1 (x) = x + 5, f 2 (x) =

(x + 5)^2 2

  1. Ejemplo. Sean A y B algunas bases de un espacio vectorial V y sea T : V → V una transformaci´on lineal. Dadas la matriz TA asociada a T respecto a la base A y la matriz de cambio de base PA,B, calcular la matriz PB,A, comprobar la igualdad PA,BPB,A = I y calcular la matriz TB asociada a T respecto a la base B.

TA =

 , PA,B =

Soluci´on. Primero calculemos la matriz inversa de la matriz PA,B.

 −R−^2 −+=−−^ −−R→^3

R 1 += −R 2 R 3 += − 3 R 2 −−−−−−−→

 −R−^3 −^ +=−−^ −−R→^1

De aqu´ı

PB,A = P (^) A−,^1 B =