Примеры линейных преобразований евклидова пространства. Сопряженное преобразование
[37/65%]Пусть — ортонормированный базис в подпространстве . Координатные столбцы этих векторов в ортонормированном базисе пространства составляют матрицу . Написать в базисе матрицу
ортогонального проектирования на пространство
матрицу отражения в подпространстве .
Пусть — базис в подпространстве . Координатные столбцы этих векторов в ортонормированном базисе пространства составляют матрицу . Написать в базисе матрицу:
ортогонального проектирования на подпространство
матрицу отражения в подпространстве .
Пусть — базис в подпространстве . Координатные столбцы этих векторов в базисе пространства составляют матрицу . Дана матрица Грама базиса . Написать в базисе матрицу:
ортогонального проектирования на подпространство
матрицу отражения в подпространстве .
Дан вектор , и подпространство задано уравнением . Найти образ вектора при отражении в и выразить матрицу этого преобразования через координатный столбец а вектора в ортонормированном базисе.
Пусть даны вектор и вектор длины 1. Найти мерное подпространство, при отражении в котором переходит в вектор . Чему равно ?
Найти матрицу отражения в -мерном подпространстве, переводящего вектор в вектор . Векторы заданы своими координатными столбцами , и в ортонормированном базисе:
.
Выяснить геометрический смысл преобразования, заданного в ортонормированном базисе матрицей:
. .
. .
. .
. .
. .
Рассматривается четырехмерное евклидово пространство и ортонормированный базис в нем. Во всех случаях поворот производится в направлении от первого из указанных векторов ко второму. Написать матрицу:
поворота на в линейной оболочке векторов и (векторы неподвижны);
поворота на в линейной оболочке векторов и (векторы неподвижны);
поворота на в линейной оболочке векторов и (векторы неподвижны);
поворота на в линейной оболочке векторов и и на в линейной оболочке векторов и .
Пусть и — две системы векторов в -мерном евклидовом пространстве. Их координатные столбцы в ортонормированном базисе составляют, соответственно, матрицы и . Найти матрицу преобразования
В подпространствах выбраны ортонормированные базисы и . Вектор проектируется на , а затем полученная проекция проектируется на . Өтим определено преобразование подпространства . Найти его матрицу в базисе . Доказать, что собственные значения этого преобразования принадлежат отрезку .
Пусть для некоторого преобразования евклидова пространства нашлось преобразование такое, что для любых векторов и . Доказать, что оба преобразования являются линейными.
Найти преобразование, сопряженное произвольному преобразованию одномерного евклидова пространства.
Найти преобразование, сопряженное преобразованию из задачи 28. 8.
Доказать, что два преобразования перестановочны тогда и только тогда, когда перестановочны их сопряженные преобразования.
Пусть преобразование нильпотентно. Доказать, что его сопряженное преобразование также нильпотентно с тем же показателем нильпотентности.
Доказать, что для двух преобразований и произведение тогда и только тогда, когда ортогонально .
Пусть — поворот плоскости на угол . Найти сопряженное преобразование .
Пусть — фиксированный вектор трехмерного геометрического пространства. Преобразование сопоставляет каждому вектору векторное произведение . Найти .
В арифметическом пространстве со стандартным скалярным произведением преобразование переводит векторы соответственно в векторы . Найти матрицу сопряженного преобразования :
. .
. .
. .
Дана матрица преобразования в базисе c матрицей Грама . Найти матрицу сопряженного преобразования :
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
. .
В трехмерном арифметическом пространстве со стандартным скалярным произведением найти преобразование, сопряженное проектированию на прямую параллельно плоскости .
В пространстве многочленов степени не выше 2 со стандартным скалярным произведением преобразование сопоставляет многочлену его производную. Найти сопряженное преобразование . Написать матрицу :
в базисе ,
в базисе .
В пространстве многочленов степени не выше 2 со скалярным произведением, определенным в задаче , преобразование сопоставляет многочлену его производную. Найти сопряженное преобразование . Написать матрицу :
в базисе ,
в базисе .
Пусть — квадратная матрица порядка . Любой квадратной матрице того же порядка сопоставляется матрица . Этим определено линейное преобразование пространства квадратных матриц со стандартным скалярным произведением. Найти его сопряженное преобразование .
Пусть — невырожденная квадратная матрица порядка . Любой квадратной матрице того же порядка сопо — ставляется матрица . Этим определено линейное преобразование пространства квадратных матриц со стандартным скалярным произведением. Найти его сопряженное пгреобразование .
Доказать следующие свойства операции перехода к сопряженному преобразованию в евклидовом пространстве:
Если имеет обратное, то также обратимо, и .
Доказать, что у сопряженных друг другу преобразований евклидова пространства совпадают:
ранги,
характеристические многочлены,
собственные значения,
размерности собственных подпространств.
Пусть преобразование диагонализуемо. Доказать, что также диагонализуемо.
Пусть — базис из собственных векторов преобразования . Доказать, что его биортогональный базис состоит из собственных векторов сопряженного преобразования .
Пусть преобразование в базисе имеет матрицу . Доказать, что в биортогональном базисе имеет матрицу .
Доказать, что множество значений линейного преобразования совпадает с ортогональным дополнением ядра сопряженного преобразования .
Убедиться, что утверждение 1) равносильно теореме Фредгольма для систем линейных уравнений.
Найти множество значений преобразования из задачи 28. 21 и непосредственно проверить, что оно совпадает с ортогональным дополнением ядра .
Найти ядро преобразования из задачи 28. 17 и непосредственно проверить, что оно совпадает с ортогональным дополнением множества значений .
Пусть и — различные собственные значения преобразования евклидова пространства. Доказать, что
Верно ли такое утверждение для преобразования линейного пространства?
Пусть подпространство инвариантно относительно преобразования . Доказать, что инвариантно относительно .
Пусть преобразование имеет вещественное характеристическое число. Доказать, что у него есть -мерное инвариантное подпространство. Верно ли обратное утверждение?
Пусть все корни характеристического многочлена преобразования вещественны. Доказать, что найдется такой ортонормированный базис, в котором матрица преобразования верхняя треугольная.
Преобразование задано в ортонормированном базисе матрицей . Найти ортонормированный базис, в котором его матрица верхняя треугольная, и написать матрицу :
. .
. .
. .
. .
Пусть — линейное преобразование евклидова пространства. Доказать, что корневые подпространства и , принадлежащие неравным собственным значениям, ортогональны.
Пусть — линейное преобразование евклидова пространства. Как связаны жордановы формы преобразований и ?