Lineaire Algebra WI1048WbMt. I.A.M. Goddijn, Faculteit EWI 4 september 2016

Vergelijkbare documenten
Lineaire Algebra TW1205TI. I.A.M. Goddijn, Faculteit EWI 12 februari 2014

Matrices en Grafen (wi1110ee)

Stelsels lineaire vergelijkingen

CTB1002 deel 1 - Lineaire algebra 1

Ruimtewiskunde. college. Stelsels lineaire vergelijkingen. Vandaag UNIVERSITEIT TWENTE. Stelsels lineaire vergelijkingen.

Lineaire Algebra voor ST

Lineaire Algebra (2DD12)

Lineaire Algebra voor ST

Het oplossen van stelsels lineaire vergelijkingen Wiskunde 2, 2DM60 College 2b

Matrixoperaties. Definitie. Voorbeelden. Een matrix is een rechthoekig array van getallen, die kentallen of elementen heten.

Lineaire Algebra voor ST

Differentiaalvergelijkingen Wi1909TH. I.A.M. Goddijn, Faculteit EWI 12 november 2018

De inverse van een matrix

4.0 Voorkennis [1] Stap 1: Maak bij een van de vergelijkingen een variabele vrij.

Lineaire Algebra voor ST

Lineair voor CT College 2a. Echelon vorm 1.2 Duncan van der Heul

Tentamen Lineaire Algebra 1 (Wiskundigen)

vandaag is Annie twee jaar jonger dan Ben en Cees samen

Vector-en matrixvergelijkingen. Figuur: Vectoren, optellen

Lineaire Algebra voor ST

3 Wat is een stelsel lineaire vergelijkingen?

Stelsels Vergelijkingen

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

Eindtermen Lineaire Algebra voor E vor VKO (2DE01)

Lineaire Algebra (wi2142tn) Les 5: Determinanten. Joost de Groot Les 5. Faculteit EWI, Toegepaste Wiskunde. Technische Universiteit Delft

Lineaire Algebra voor ST

Praktische informatie m.b.t. College Lineaire Algebra en Beeldverwerking Bachelor Informatica en Economie 2 e jaar Voorjaar semester 2013 Docent:

CTB1002 deel 1 - Lineaire algebra 1

Basiskennis lineaire algebra

Tentamen lineaire algebra voor BWI maandag 15 december 2008, uur.

Lineaire Algebra voor ST

Calculus TI1 106M. I.A.M. Goddijn, Faculteit EWI 1 september 2014

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

Vierde huiswerkopdracht Lineaire algebra 1

Coördinatiseringen. Definitie 1. Stel dat B = {b 1,..., b n } een basis is van een vectorruimte V en dat v V. iedere vector v V :

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Tentamen Lineaire Algebra voor ST (2DS06) op , uur.

Lineaire Algebra Een Samenvatting

Zomercursus Wiskunde. Module 16 Lineaire algebra B (versie 22 augustus 2011)

Lineaire Algebra (2DD12) Laatste nieuws in 2012

Praktische informatie. m.b.t. College. Lineaire Algebra en Beeldverwerking. Bachelor Informatica. 1e jaar. Voorjaar semester 2012

Zomercursus Wiskunde. Lineaire algebra (versie 15 september 2008)

Het oplossen van stelsels lineaire vergelijkingen voor studenten IO, concept. Emiel van Elderen

Matrices en Stelsel Lineaire Vergelijkingen

FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE Afdeling Kwantitatieve Economie

Tentamen lineaire algebra voor BWI dinsdag 17 februari 2009, uur.

Determinanten. , dan is det A =

Lineaire Algebra en Vectorcalculus 2DN60 College 5.a Basis en dimensie

TW2020 Optimalisering

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

Zomercursus Wiskunde. Module 3 Lineaire algebra A (versie 22 augustus 2011)

Studiewijzer Lineaire Algebra voor ST (2DS06), blok D, januari 2009

Hoofdstuk 3. Matrices en stelsels. 3.1 Matrices. [[1,7]],[[12,8] ] of [ 1, 7; 12,8 ] bepaalt de matrix

Coëfficiënten matrix = matrix waarin de rechterkolom geen oplossing van de vergelijking is. 1. Lineair systeem = Stelsel van lineaire vergelijkingen

Lineaire Algebra. Bovendriehoeks- en onderdriehoeks vorm: onder (boven) elke leidende term staan enkel nullen

Overzicht. Lineaire vergelijkingen. Onderwerpen & Planning. Doel. VU Numeriek Programmeren 2.5

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Definities, stellingen en methoden uit David Poole s Linear Algebra A Modern Introduction - Second Edtion benodigd voor het tentamen Matrix Algebra 2

Samenvatting Lineaire Algebra, periode 4

Lineaire vergelijkingen

Complexe eigenwaarden

ONBETWIST ONderwijs verbeteren met WISkunde Toetsen Voorbeeldtoetsen Lineaire Algebra Deliverable 3.10 Henk van der Kooij ONBETWIST Deliverable 3.

Lineaire afbeeldingen

Dimensie van een deelruimte en rang van een matrix

TENTAMEN LINEAIRE ALGEBRA 1 donderdag 23 december 2004,

Hints en antwoorden bij de vragen van de cursus Lineaire Algebra en Meetkunde

Blokmatrices. , I 21 = ( 0 0 ) en I 22 = 1.

Programmeren en Wetenschappelijk Rekenen in Python. Wi1205AE I.A.M. Goddijn, Faculteit EWI 22 april 2014

De dimensie van een deelruimte

TW2020 Optimalisering

Tentamen Lineaire Algebra 2

Lineaire Algebra voor ST

PROEFEXAMEN LINEAIRE ALGEBRA donderdag 17 november 2011

Toepassingen op differentievergelijkingen

TU/e 2DD50: Wiskunde 2

Lineaire algebra toegepast

Uitwerkingen Lineaire Algebra I (wiskundigen) 22 januari, 2015

Aanvullingen bij Hoofdstuk 8

3.2 Vectoren and matrices

Hoofdstuk 1 : Vectoren (A5D)

Determinanten. Definities en eigenschappen

Lineaire Algebra voor ST

Lineaire Algebra voor ST

Lineaire algebra en vectorcalculus

Coëfficiënten matrix = matrix waarin de rechterkolom geen oplossing van de vergelijking is. 1. Lineair systeem = Stelsel van lineaire vergelijkingen

Aanbevolen achtergrondliteratuur met veel opgaven (en oplossingen):

FLIPIT 5. (a i,j + a j,i )d i d j = d j + 0 = e d. i<j

Bekijk nog een keer het stelsel van twee vergelijkingen met twee onbekenden x en y: { De tweede vergelijking van de eerste aftrekken geeft:

TU/e 2DD50: Wiskunde 2 (1)

Hoofdstuk 3: Tweede orde lineaire differentiaalvergelijkingen

WISKUNDE VOOR HET HOGER TECHNISCH OIMDERWUS LOTHAR PAPULA. deel 2. 2e druk ACADEMIC 5 E R V I C

M1 Wiskundig taalgebruik en notaties

OPLOSSINGEN PROEFEXAMEN LINEAIRE ALGEBRA donderdag 18 november 2010

Inleiding in de lineaire algebra

UITWERKINGEN d. Eliminatie van a geeft d. Eliminatie van b,

Linalg.nb 1. Werk het notebook aandachtig door en maak de (genummerde) oefeningen aan het einde van elke sectie. Succes!

Vragen, samenvattingen en uitwerkingen Lineaire algebra 1 - UvA

Tentamen (2DE04) van Lineaire Algebra voor E, op vrijdag 27 januari 2012, ( )

Differentiaalvergelijkingen Technische Universiteit Delft

PROEFEXAMEN LINEAIRE ALGEBRA dinsdag 22 november 2016

a) Bepaal punten a l en b m zó dat de lijn door a en b parallel is met n.

Transcriptie:

Lineaire Algebra WI1048WbMt, 4 september 2016

Informatie over de docent Mekelweg 4, kamer 4.240 tel : (015 27)86408 e-mail : I.A.M.Goddijn@TUDelft.nl homepage : http: //fa.its.tudelft.nl/ goddijn blackboard : http: //blackboard.tudelft.nl Spreekuur : volgens afspraak 4 september 2016 1

Studiemateriaal Boek Boek Titel : Linear Algebra and : its Applications : Global Edition (5-th Ed.) Auteurs : David C. Lay, Stephen R. Lay, Judy J. Mc Donald ISBN-13 : 978-1-292-09223-2 4 september 2016 2

Opzet onderwijs Bekijk voorafgaand aan de onderwijsbijeenkomsten naar een video ( pre-lecture video ) Er wordt tijdens de colleges/instructies nieuwe stof behandeld waarbij wordt aangenomen dat de video is bekeken. Tijdens de contacturen wordt er gewerkt aan een beperkt aantal opgaven uit het boek. Advies: maak thuis nog wat extra opgaven. Verder wordt wekelijks een set huiswerkopgaven klaargezet in het digitale systeem MyMathLab, de digitale leeromgeving van de uitgever van het boek. Oefen daarmee! 4 september 2016 3

Waarom Lineaire Algebra? Vanwege de vele toepassingen binnen allerlei vakgebieden. Voorbeelden: Het numeriek oplossen van partiële differentiaalvergelijkingen in bijv. stromingsleer en aerodynamica (golfvergelijking/warmtediffusievergelijking) Statica: doorrekenen van constructies aan gebouwen - auto s - schepen etc. Meet- en regeltechniek. Vrijwel ieder verschijnsel dat gemodelleerd wordt is dermate complex dat het met de computer doorgerekend moet worden. Hiervoor is (Numerieke) Lineaire Algebra onontbeerlijk. 4 september 2016 4

Onderwerpen 1 Het (gestructureerd) oplossen van stelsels lineaire vergelijkingen 2 Matrix Algebra (Het rekenen met matrices) 3 Determinanten 4 Orthogonaliteit en de kleinste kwadratenmethode 4 september 2016 5

Video 4 september 2016 6

Voorbeeld x 1 + 5x 2 + 3x 3 = 1 2x 1 + x 2 + 15x 3 = 8 x 1 + x 2 + 3x 3 = 1 Een oplossing van dit stelsel bestaat uit een rijtje getallen (s 1, s 2, s 3 ) die voldoet aan alle drie de vergelijkingen. Hoe vinden we zo n oplossing of liever alle oplossingen? Door dit stelsel vergelijkingen om te zetten in een een eenvoudiger (equivalent) stelsel lineaire vergelijkingen met dezelfde oplossingen. 4 september 2016 7

Definitie Twee stelsels lineaire vergelijkingen heten equivalent als ze dezelfde oplossingen hebben. Welke operaties mogen worden uitgevoerd waarmee een eenvoudiger, equivalent, stelsel wordt verkregen? (vervanging) een veelvoud van één vergelijking bij een andere vergelijking optellen, (verwisseling) het verwisselen van twee vergelijkingen, (schaling) de vermenigvuldiging van een vergelijking met een constante ongelijk nul. 4 september 2016 8

Voorbeeld x 1 + 5x 2 + 3x 3 = 1 2x 1 + x 2 + 15x 3 = 8 x 1 + x 2 + 3x 3 = 1 1 5 3 1 2 1 15 8 1 1 3 1 }{{} aangevulde matrix 1 5 3 2 1 15 1 1 3 }{{} coëfficiënten matrix 4 september 2016 9

Voorbeeld x 1 + 5x 2 + 3x 3 = 1 2x 1 + x 2 + 15x 3 = 8 x 1 + x 2 + 3x 3 = 1 x 1 + 5x 2 + 3x 3 = 1 9x 2 + 9x 3 = 6 6x 2 + 6x 3 = 2 x 1 + 5x 2 + 3x 3 = 1 3x 2 + 3x 3 = 2 3x 2 + 3x 3 = 1 1 5 3 1 2 1 15 8 1 1 3 1 1 5 3 1 0 9 9 6 0 6 6 2 1 5 3 1 0 3 3 2 0 3 3 1 4 september 2016 10

Voorbeeld x 1 + 5x 2 + 3x 3 = 1 3x 2 + 3x 3 = 2 6x 3 = 3 x 1 + 5x 2 + 3x 3 = 1 3x 2 + 3x 3 = 2 2x 3 = 1 1 5 3 1 0 3 3 2 0 0 6 3 1 5 3 1 0 3 3 2 0 0 2 1 2x 3 = 1 x 3 = 1 2 3x 2 + 3x 3 = 2 x 2 = 1 6 x 1 + 5x 2 + 3x 3 = 1 x 1 = 1 3 Het stelsel vergelijkingen heeft dus precies één oplossing: ( 1 3, 1 6, 1 2 ) 4 september 2016 11

Het vorige voorbeeld maakt duidelijk dat elk stelsel lineaire vergelijkingen kan worden weergegeven door middel van een aangevulde matrix. En verder dat elke operatie op de vergelijkingen correspondeert met een operatie op de rijen van de corresponderende aangevulde matrix. Definitie Twee matrices heten (rij)-equivalent wanneer de corresponderende stelsels vergelijkingen equivalent zijn. 4 september 2016 12

Definitie De volgende matrixoperaties: (vervanging) een veelvoud van één rij bij een andere rij optellen, (verwisseling) het verwisselen van twee rijen, (schaling) de vermenigvuldiging van alle elementen van een rij met een constante ongelijk nul. heten elementaire rijoperaties. Deze operaties voeren matrices over in equivalente matrices. 4 september 2016 13

Voorbeeld We bekijken nu de volgende twee gevallen: x 1 + 5x 2 + 3x 3 = 1 2x 1 + x 2 + 15x 3 = 8 x 1 + x 2 9x 3 = 1 en x 1 + 5x 2 + 3x 3 = 1 2x 1 + x 2 + 15x 3 = 8 x 1 + x 2 9x 3 = 5 Het eerste stelsel vergelijkingen heeft géén oplossingen, het tweede oneindig veel. 4 september 2016 14

Opgaven 1.1, Opgave 13 Los op: x 1 3x 3 = 8 2x 1 + 2x 2 + 9x 3 = 7 x 2 + 5x 3 = 2 1.1, Opgave 15 Onderzoek of het volgende stelsel consistent is: x 1 + 3x 3 = 2 x 2 3x 4 = 3 2x 2 + 3x 3 + 2x 4 = 1 3x 1 + 7x 4 = 5 4 september 2016 15

Rij-reductie en echelonvormen De in de voorbeelden toegepaste methode voor het oplossen van een stelsel lineaire vergelijkingen komt neer op het door rij-operaties overvoeren van aan aangevulde matrix in een echelonvorm. Voorbeeld 0 (a) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 (c) (b) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4 september 2016 16

Kijk nog eens terug naar het eerste voorbeeld: 1 5 3 1 1 5 3 1 2 1 15 8 0 3 3 2 1 1 3 1 Definitie Een matrix heeft een echelonvorm als: } 0 0 2 {{ 1 } echelonvorm 1 de rijen met alleen nullen erin, onderaan staan, 2 elke rij met meer nullen begint dan de rij die er aan voorafgaat tenzij het een rij met alleen nullen betreft. 4 september 2016 17

Gereduceerde echelonvorm van een matrix Definitie Een matrix heeft een gereduceerde echelon vorm als: 1 deze matrix een echelon vorm heeft, 2 het eerste niet-nul element in een rij gelijk is aan één, 3 de kolommen waarin deze éénen staan verder alleen nullen bevatten. 4 september 2016 18

Voorbeeld 1 0 0 1 (a) 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 (b) 1 0 0 1 0 0 0 (c) 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 Wat is het voordeel van het uitvoeren van rijoperaties op een matrix ( vegen ) totdat een gereduceerde echelonvorm is verkregen? 4 september 2016 19

We gaan weer even terug naar het eerste voorbeeld. Voorbeeld 1 5 3 1 2 1 15 8 1 1 3 1 1 5 3 1 0 3 3 2 } 0 0 2 {{ 1 } echelonvorm Verder vegen tot een gereduceerde echelonvorm levert op: 1 1 5 3 1 1 0 0 3 0 3 3 2 0 1 0 1 6 1 0 0 2 1 0 0 1 2 }{{}}{{} echelonvorm gereduceerde echelonvorm De oplossing van het stelsel vergelijkingen kan direct worden afgelezen uit de laatste kolom van de matrix. 4 september 2016 20

Terminologie Definitie In een matrix met echelonvorm heet: het eerste niet-nul element van een rij pivot, hoofdelement of spil, de plaats van een pivot de pivotpositie de kolom waarin een pivot staat pivotkolom. Kijken we naar een corresponderend stelsel lineaire vergelijkingen dan heet: de variabele die correspondeert met een pivot een basisvariabele, een variabele die niet correspondeert met een pivot vrije variabele. 4 september 2016 21

Opgaven 1.2, Opgave 3 Bepaal de gereduceerde echelonmatrix van: 1 2 3 4 4 5 6 7 6 7 8 9 Markeer de pivotposities en pivotkolommen zowel in de oorspronkelijke matrix als in de gereduceerde echelonmatrix. 4 september 2016 22

We gaan terug naar het tweede voorbeeld. Voorbeeld 1 5 3 1 2 1 15 8 1 1 9 1 1 5 3 1 0 3 3 2 } 0 0 0 {{ 0 } echelonvorm Verder vegen tot een gereduceerde echelonvorm levert op: 13 1 5 3 1 1 0 8 3 0 3 3 2 0 1 1 2 3 0 0 0 0 0 0 0 0 }{{}}{{} echelonvorm gereduceerde echelonvorm De gemarkeerde elementen zijn de coëfficiënten van de basisvariabelen (x 1, x 2 ). de overige variabelen (x 3 ) zijn vrij. 4 september 2016 23

Voorbeeld Als x 3 = t (t R) dan: x 2 = 2 3 + t en x 1 = 13 3 8t. Het stelsel vergelijkingen heeft dus oneindig veel oplossingen: ( 13 3 8t, 2 3 + t, t) (t R) 4 september 2016 24

Opgaven 1.2, Opgave 13 Bepaal de algemene oplossing van het stelsel vergelijkingen waarvan de aangevulde matrix gegeven wordt door: 1 3 0 1 0 2 0 1 0 0 4 1 0 0 0 1 9 4 0 0 0 0 0 0 4 september 2016 25