Hela algebra · 2023-06-12

Uppgift 6

Hela tentan
Uppgift 6

Låt $T:\mathbb{R}^3\to \mathbb{R}^3$ vara den linjära avbildning som projicerar en vektor i $\mathbb{R}^3$ vinkelrätt på vektorn $(2,2,1)$.

(a)

Bestäm avbildningsmatrisen för $T$ i standardbasen.

(b)

Vektorerna $\mathbf{f}_1=\frac{1}{3}(2,2,1)$, $\mathbf{f}_2=\frac{1}{3}(2,-1,-2)$, $\mathbf{f}_3=\frac{1}{3}(-1,2,-2)$ utgör en bas för $\mathbb{R}^3$. Bestäm avbildningsmatrisen $A$ för $T$ i basen $(\mathbf{f}_1,\mathbf{f}_2,\mathbf{f}_3)$.

(c)

Låt $\mathbf{u}$ och $\mathbf{v}$ vara två linjärt oberoende vektorer i $\mathbb{R}^2$. Om $L:\mathbb{R}^2\to \mathbb{R}^2$ är en linjär avbildning som uppfyller att $L(\mathbf{u})=\mathbf{u}$ och $L(\mathbf{v})=\mathbf{0}$, måste $L$ vara en vinkelrät projektion på $\mathbf{u}$? Motivera ditt svar!

Visa lösningDölj lösningⓘ

(a) Sätt $\mathbf n=(2,2,1)$. Den ortogonala projektionen på linjen som spänns upp av $\mathbf n$ har matris

$$\frac{\mathbf n\mathbf n^{\mathsf T}}{\mathbf n^{\mathsf T}\mathbf n}=\frac19\begin{pmatrix}4&4&2\\4&4&2\\2&2&1\end{pmatrix}.$$

(b) Basen $(\mathbf f_1,\mathbf f_2,\mathbf f_3)$ är ortonormal, där $\mathbf f_1$ ligger längs projektionslinjen och $\mathbf f_2,\mathbf f_3$ är vinkelräta mot den. Alltså är

$$[T]_{(\mathbf f_1,\mathbf f_2,\mathbf f_3)}=\begin{pmatrix}1&0&0\\0&0&0\\0&0&0\end{pmatrix}.$$

(c) Nej. Avbildningen är projektionen på $\operatorname{span}(\mathbf u)$ längs $\operatorname{span}(\mathbf v)$, men den är ortogonal endast om $\mathbf u\perp\mathbf v$.

Figur