Hela algebra · 2013-08-15

Uppgift 6

Hela tentan
Uppgift 6

En linjär avbildning från planet till rummet är en funktion $F\colon\mathbb{R}^2\to\mathbb{R}^3$ som uppfyller att $F(\mathbf{u}+\mathbf{v})=F(\mathbf{u})+F(\mathbf{v})$ och att $\lambda F(\mathbf{v})=F(\lambda\mathbf{v})$ för alla vektorer $\mathbf{u}$ och $\mathbf{v}$ och reella tal $\lambda$ (alltså precis samma krav som för en linjär avbildning från planet till planet eller från rummet till rummet). Varje sådan avbildning bestäms av en $3\times 2$-matris (på samma sätt som varje avbildning på rummet ges av en $3\times 3$-matris).

Bestäm matrisen för den avbildning $T\colon\mathbb{R}^2\to\mathbb{R}^3$ som avbildar vektor $(2,1)$ på $(1,3,-1)$ och vektor $(-1,0)$ på $(2,0,-1)$. Finn matrisen för denna avbildning.

Visa lösningDölj lösning

Låt $\overline{\mathbf e}_1,\overline{\mathbf e}_2$ vara basen i planet. Då är

$$(2,1)=2\overline{\mathbf e}_1+\overline{\mathbf e}_2,\qquad (-1,0)=-\overline{\mathbf e}_1+0\overline{\mathbf e}_2.$$

Följaktligen gäller

$$(1,3,-1)=T(2,1)=T(2\overline{\mathbf e}_1+\overline{\mathbf e}_2)=2T\overline{\mathbf e}_1+T\overline{\mathbf e}_2$$

och

$$(-1,0,-1)=T(-1,0)=T(-\overline{\mathbf e}_1)=-T\overline{\mathbf e}_1.$$

Alltså är

$$T\overline{\mathbf e}_1=(-2,0,1),\qquad T\overline{\mathbf e}_2=(1,3,-1)-2T\overline{\mathbf e}_1=(5,3,-3).$$

Dessa två vektorer utgör kolonnerna i avbildningens matris:

$$\begin{pmatrix}-2&5\\0&3\\1&-3\end{pmatrix}.$$

Figur