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

Vergelijkbare documenten
Matrices en Grafen (wi1110ee)

Stelsels lineaire vergelijkingen

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

Lineaire Algebra (2DD12)

Vector-en matrixvergelijkingen. Figuur: Vectoren, optellen

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

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

Lineaire Algebra voor ST

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

Lineaire Algebra voor ST

Lineaire Algebra voor ST

Lineaire Algebra voor ST

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

CTB1002 deel 1 - Lineaire algebra 1

Stelsels Vergelijkingen

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

Basiskennis lineaire algebra

vandaag is Annie twee jaar jonger dan Ben en Cees samen

3 Wat is een stelsel lineaire vergelijkingen?

Lineaire Algebra voor ST

Lineaire Algebra voor ST

Lineaire Algebra Een Samenvatting

3.2 Vectoren and matrices

Hoofdstuk 1 : Vectoren (A5D)

De inverse van een matrix

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

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

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

Lineaire Algebra voor ST

Dimensie van een deelruimte en rang van een matrix

Zomercursus Wiskunde. Lineaire algebra (versie 15 september 2008)

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

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

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

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

Lineaire Algebra voor ST

Lineaire Algebra voor ST

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

Dossier 4 VECTOREN. Dr. Luc Gheysens. bouwstenen van de lineaire algebra

Vectorruimten en deelruimten

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

Lineaire Algebra C 2WF09

Lineaire Algebra voor ST

CTB1002 deel 1 - Lineaire algebra 1

Lineaire Algebra voor ST

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

Lineaire Algebra voor ST

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

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

OPLOSSINGEN PROEFEXAMEN LINEAIRE ALGEBRA donderdag 18 november 2010

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

Lineaire Algebra voor W 2Y650

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

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

Vierde huiswerkopdracht Lineaire algebra 1

Functies van vectoren

FACULTEIT ECONOMIE EN BEDRIJFSKUNDE Afdeling Kwantitatieve Economie

M1 Wiskundig taalgebruik en notaties

III.2 De ordening op R en ongelijkheden

Vlakke meetkunde. Module Geijkte rechte Afstand tussen twee punten Midden van een lijnstuk

11.0 Voorkennis V

Examen G0O17E Wiskunde II (3sp) maandag 10 juni 2013, 8:30-11:30 uur. Bachelor Geografie en Bachelor Informatica

Lineaire algebra toegepast

Aanvullingen bij Hoofdstuk 8

Samenvatting Lineaire Algebra, periode 4

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

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

Toepassingen in de natuurkunde: snelheden, versnellingen, krachten.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Aanvullingen bij Hoofdstuk 6

Matrices en Stelsel Lineaire Vergelijkingen

TW2020 Optimalisering

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

Zomercursus Wiskunde. Katholieke Universiteit Leuven Groep Wetenschap & Technologie. September 2008

Cursus analytische meetkunde

Zomercursus Wiskunde. Rechten en vlakken (versie 14 augustus 2008)

Hoofdstuk 9. Vectorruimten. 9.1 Scalairen

Lineaire algebra I (wiskundigen)

Wiskunde 1 voor kunstmatige intelligentie (WB033B) Bernd Souvignier

Vectormeetkunde in R 3

x = b 1 x 1 , b = x n b m i,j=1,1 en een vector [x j] n j=1 m n a i,j x j j=1 i=1

TW2020 Optimalisering

Hoofdstuk 1. Inleiding. Lichamen

Lineaire Algebra voor W 2Y650

Examen G0O17D Wiskunde II (6sp) maandag 10 juni 2013, 8:30-12:30 uur

Ter Leering ende Vermaeck

Tentamen Lineaire Algebra 2

Lineaire afbeeldingen

Discrete Wiskunde 2WC15, Lente Jan Draisma

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

xxii Handleiding Maple 10

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

College WisCKI. Albert Visser. 16 januari, Department of Philosophy, Faculty Humanities, Utrecht University. Loodrechte Projectie

te vermenigvuldigen, waarbij N het aantal geslagen Nederlandse munten en B het aantal geslagen buitenlandse munten zijn. Het resultaat is de vector

De n-dimensionale ruimte Arjen Stolk

Vragen, samenvattingen en uitwerkingen Lineaire algebra 1 - UvA

Lineaire Algebra C 2WF09

Zomercursus Wiskunde. Module 6 Goniometrie, vlakke meetkunde en rekenen met vectoren in de fysica (versie 22 augustus 2011)

Aanbevolen achtergrondliteratuur met veel opgaven (en oplossingen):

PROEFEXAMEN LINEAIRE ALGEBRA dinsdag 22 november 2016

Transcriptie:

Lineaire Algebra TW1205TI, 12 februari 2014

Contactgegevens 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 12 februari 2014 1

Stelsels lineaire vergelijkingen Definitie Als a 1, a 2, a n, b constanten zijn dan heet a 1 x 1 + a 2 x 2 + + a n x n = b (1) een lineaire vergelijking in de onbekenden x 1, x 2, x n. a 1, a 2, a n heten de coëfficiënten van de vergelijking en b de constante term of het rechterlid van de vergelijking. Een oplossing van (1) is een rijtje getallen (s 1, s 2,, s n ) met de eigenschap dat wanneer, voor x 1, x 2, x n in (1) s 1, s 2, s n, worden gesubstitueerd (1) een gelijkheid wordt. 12 februari 2014 2

Substitueren we dus x 1 = s 1, x 2 = s 2,, x n = s n in (1) dan vinden we de gelijkheid a 1 s 1 + a 2 s 2 + + a n s n = b. Definitie De oplossingsverzameling van een lineaire vergelijking is de verzameling van alle oplossingen van deze vergelijking. Dit wordt ook wel de algemene oplossing genoemd. 12 februari 2014 3

Definitie Een stelsel lineaire vergelijkingen is een eindig aantal lineaire vergelijkingen in dezelfde onbekenden. Definitie Een oplossing van een stelsel lineaire vergelijkingen is een oplossing van alle vergelijkingen uit het stelsel. Definitie De oplossingsverzameling van een stelsel lineaire vergelijkingen is de verzameling van alle oplossingen van dit stelsel. Dit wordt ook wel de algemene oplossing van dit stelsel lineaire vergelijkingen genoemd. 12 februari 2014 4

Een stelsel lineaire vergelijkingen heeft (a.) een unieke oplossing of (b.) oneindig veel oplossingen of (c.) géén oplossingen. Definitie Een stelsel vergelijkingen met tenminste één oplossing heet consistent anders inconsistent. Definitie Twee stelsels lineaire vergelijkingen heten equivalent of gelijkwaardig als ze dezelfde oplossingsverzameling hebben. 12 februari 2014 5

Als we in een lineair stelsel vergelijkingen 1. twee vergelijkingen verwisselen, 2. een vergelijking met een constante ongelijk nul vermenigvuldigen, 3. een veelvoud van één vergelijking bij een andere optellen dan krijgen we een equivalent stelsel vergelijkingen. Deze operaties willen we natuurlijk zo inzetten dat we de oplossingsverzameling van ons oorspronkelijke stelsel vergelijkingen eenvoudig kunnen bepalen. 12 februari 2014 6

Bij elk stelsel lineaire vergelijkingen hoort een aangevulde matrix en omgekeerd. De aangevulde matrix bij a 11 x 1 + a 12 x 2 + + a 1n x n = b 1 a 21 x 1 + a 22 x 2 + + a 2n x n = b 2... a m1 x 1 + a m2 x 2 + + a mn x n = b m (2) is a 11 a 12 a 1n b 1 a 21 a 22 a 2n b 2.... a m1 a m2 a mn b m 12 februari 2014 7

Ook hoort bij een stelsel lineaire vergelijkingen een coëfficiëntenmatrix. De coëfficiëntenmatrix bij (2) is a 11 a 12 a 1n a 21 a 22 a 2n.... a m1 a m2 a mn Notaties A voor de coëfficiëntenmatrix en [A b] voor de aangevulde of toegevoegde matrix bij (2). 12 februari 2014 8

De drie operaties die een stelsel lineaire vergelijkingen omzetten in een equivalent stelsel corresponderen met drie elementaire rijoperaties toegepast op de bijbehorende aangevulde matrix. Laat (S) een stelsel van m vergelijkingen zijn en 1 i, j m. We geven de i-de en j-de rij van de aangevulde matrix [A b] bij (S) aan met R i en R j. 12 februari 2014 9

1. Het verwisselen van de i-de en j-de vergelijking correspondeert met het verwisselen van R i en R j. 12 februari 2014 10

1. Het verwisselen van de i-de en j-de vergelijking correspondeert met het verwisselen van R i en R j. 2. Het vermenigvuldigen van de i-de vergelijking met een factor k 0 correspondeert met het vermenigvuldigen van R i met een factor k 0. 3. Het optellen van k maal de j-de vergelijking bij de i-de vergelijking correspondeert met het optellen van k maal R j bij R i. 12 februari 2014 10

Definitie Een matrix heeft een rij-echelon vorm als het de volgende eigenschappen heeft: 1. Alle nulrijen staan als laatste rijen in de matrix. 2. Het eerste element van een rij dat niet nul is, ligt links ten opzichte van het eerste niet nul element in de volgende rijen. Definitie Het eerste niet-nul van een rij heet het leidende element van die rij, pivot of hoofdelement. 12 februari 2014 11

Definitie Een matrix heeft een gereduceerde rij-echelon vorm als het de volgende eigenschappen heeft: 1. Het is in rij-echelon vorm. 2. Het leidende element in een rij is gelijk aan 1. 3. De kolom waarin een leidend element staat bevat verder alleen nullen. 12 februari 2014 12

Definitie Als A een matrix is met gereduceerde echelon vorm U dan is een pivotpositie van A een plaats waar U een pivot heeft staan. Een pivotkolom van A is een kolom waarin U een pivot heeft staan. Laat [A b] de aangevulde matrix is bij een consistent stelsel vergelijkingen (S) in de onbekenden x 1, x 2, x n. Als de i-de kolom van A een pivotkolom is dan heet x i een basisvariabele. De variabelen die geen basisvariabelen zijn heten vrije variabelen. Geven we de vrije variabelen een willekeurige (vrije) waarde dan liggen de basisvariabelen vast. 12 februari 2014 13

Stelling (Over existentie en éénduidigheid) Een stelsel lineaire vergelijkingen is consistent als de laatste kolom van de bijbehorende aangevulde matrix géén pivotkolom is. Als een stelsel lineaire vergelijkingen consistent is dan heeft dit (i) oneindige veel oplossingen als er vrije variabelen zijn, (ii) precies één oplossing als er geen vrije variabelen zijn. 12 februari 2014 14

Vectorvergelijkingen

Vectoren Definitie Een gericht lijnstuk heeft naast een grootte en een richting. Zo n lijnstuk heeft dus een beginpunt en een eindpunt. Het eindpunt wordt meestal van een pijltje voorzien om de richting aan te geven. Notaties AB, AB of AB 12 februari 2014 1

Definitie Twee gerichte lijnstukken zijn equivalent of gelijk als ze door een verplaatsing in elkaar zijn over te voeren. Kiezen we een oorsprong in het platte vlak of de ruimte dan wordt een gericht lijnstuk dat in de oorsprong begint ook wel vector genoemd. Elk gericht lijnstuk is dus equivalent met een vector. 12 februari 2014 2

Er geldt dus: CD = AB Notatie u of u of u 12 februari 2014 3

De nulvector De nulvector is de vector met lengte 0. Dit is de enige vector zonder richting. Notatie 0 De tegengestelde vector Als u een vector is en v is de vector die even lang is als u maar tegengesteld gericht dan heet v de tegengestelde van u. Notatie u 12 februari 2014 4

Vermenigvuldiging met een factor Als u een vector is en c een reëel getal en v is de vector die c maal zo lang is als u en dezelfde richting heeft als u als c > 0 en tegengesteld is aan u als c < 0 dan heet v de vermenigvuldiging van u met c. Notatie cu 12 februari 2014 5

De som van twee vectoren Om de som van twee vectoren u en v te bepalen worden twee technieken gebruikt: de parallellogramconstructie en de kop-aan-staartmethode Notatie u + v en u + ( v) wordt genoteerd als u v 12 februari 2014 6

De som van twee vectoren Om de som van twee vectoren u en v te bepalen worden twee technieken gebruikt: de parallellogramconstructie en de kop-aan-staartmethode Notatie u + v en u + ( v) wordt genoteerd als u v 12 februari 2014 6

De som van twee vectoren Om de som van twee vectoren u en v te bepalen worden twee technieken gebruikt: de parallellogramconstructie en de kop-aan-staartmethode Notatie u + v en u + ( v) wordt genoteerd als u v 12 februari 2014 6

De som van twee vectoren Om de som van twee vectoren u en v te bepalen worden twee technieken gebruikt: de parallellogramconstructie en de kop-aan-staartmethode Notatie u + v en u + ( v) wordt genoteerd als u v 12 februari 2014 6

De som van twee vectoren Om de som van twee vectoren u en v te bepalen worden twee technieken gebruikt: de parallellogramconstructie en de kop-aan-staartmethode Notatie u + v en u + ( v) wordt genoteerd als u v 12 februari 2014 6

De som van twee vectoren Om de som van twee vectoren u en v te bepalen worden twee technieken gebruikt: de parallellogramconstructie en de kop-aan-staartmethode Notatie u + v en u + ( v) wordt genoteerd als u v 12 februari 2014 6

De som van twee vectoren Om de som van twee vectoren u en v te bepalen worden twee technieken gebruikt: de parallellogramconstructie en de kop-aan-staartmethode Notatie u + v en u + ( v) wordt genoteerd als u v 12 februari 2014 6

Om het werken met vectoren te vergemakkelijken tekenen we een rechthoekig assenstelsel in het platte vlak (de ruimte) en noemen we de eenheidsvectoren (vectoren [ ] met lengte [ 1) in ] de 1 0 richting van de positieve assen, e 1 = en e 2 = 0 1 (e 1 = 1 0 0, e 2 = 0 1 0 en e 3 = 0 0 1 ). 12 februari 2014 7

12 februari 2014 8

] ] ] Als a = [ a1 a 2 en b = [ b1 b 2 dan a + b = [ a1 + b 1 a 2 + b 2 12 februari 2014 9

Ook geldt: als a = als a = a + b = [ a1 a 2 a 1 a 2 a 3 ] en c R dan ca =, b = a 1 + b 1 a 2 + b 2 a 3 + b 3 b 1 b 2 b 3 en ca = [ ca1 ca 2 en c R dan ca 1 ca 2 ca 3 ] en verder: 12 februari 2014 10

De vectorvergelijking Definitie De R n bestaat uit alle geordende n-tallen reële getallen. Notatie Als u R n dan u =. u 1 u 2 u n, u 1, u 2,, u n heten de kentallen of componenten van u. 12 februari 2014 11

Definitie Als u, v R n en u = u 1 u 2., v = v 1 v 2. dan wordt de som u n v n van u en v gedefinieerd door: u 1 + v 1 u 2 + v 2. u n + v n Notatie u + v 12 februari 2014 12

Definitie Als u = u 1 u 2. u n R n en c R is een scalar dan wordt de scalaire vermenigvuldiging van u met c gedefinieerd door: c u 1 c u 2.. c u n Notatie c u 12 februari 2014 13