Autor Tema: Base del núcleo de la aplicación lineal asociada a una matriz

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15 Diciembre, 2013, 10:00 pm
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IntelBook

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Tengo esta matriz:

\( \begin{bmatrix}{0}&{0}&{0}\\{0}&{-4}&{4}\\{0}&{0}&{0}\end{bmatrix} \)

¿cuál sería la base del núcleo de la aplicación lineal asociada?

\( {{(-2, -2, -2), (2,-2,-2)}} \)
o esta:
\( {(-2, -2, -2), (0,-2,0)} \)
o:
\( {(0,-2,0)} \)
o:
\( {(-2, -2, -2)} \)

¿por qué? ¿qué desarrollo seguís?

Muchas gracias

15 Diciembre, 2013, 11:28 pm
Respuesta #1

feriva

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Tengo esta matriz:

\( \begin{bmatrix}{0}&{0}&{0}\\{0}&{-4}&{4}\\{0}&{0}&{0}\end{bmatrix} \)

¿cuál sería la base del núcleo de la aplicación lineal asociada?

\( {{(-2, -2, -2), (2,-2,-2)}} \)
o esta:
\( {(-2, -2, -2), (0,-2,0)} \)
o:
\( {(0,-2,0)} \)
o:
\( {(-2, -2, -2)} \)

¿por qué? ¿qué desarrollo seguís?

Muchas gracias

Hola. Multiplicas la matriz por un vector (x,y,z) e igualas el producto al vetor cero. De ahí obtienes un sistema y con las paramétricas obtienes los vectores.

Fíjate que en este caso se ven a primera vista los dos vectores que multiplicados por la matriz dan cero. Esos vectores los puedes expresar en función de un parámetro (de dos en realidad, pero puedes usar la misma letra) y a ese parámetro le puedes dar el valor que quieras. Bueno, supongo que lo verás, pero, si no, dilo

 Saludos.

16 Diciembre, 2013, 12:02 am
Respuesta #2

IntelBook

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¿x puede tener cualquier valor?

y=z y z=z?

¿qué solución daría en este caso?

Estoy siguiendo estos apuntes:
http://www.nibcode.com/es/algebra-lineal/nucleo-de-una-aplicacion-lineal


16 Diciembre, 2013, 12:10 am
Respuesta #3

feriva

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¿x puede tener cualquier valor?

y=z y z=z?

¿qué solución daría en este caso?

Estoy siguiendo estos apuntes:
http://www.nibcode.com/es/algebra-lineal/nucleo-de-una-aplicacion-lineal



Hola. Bueno, z=z no te sirve para nada, tienes x=x en todo caso. Date cuenta, cualquier vector del tipo

\( (\lambda,0,0) \), con lambda distinto de cero, al multiplicar te da el vector cero. Y cualquier vector del tipo

\( (0,\lambda,\lambda) \) también, porque tienes en la segunda fila un "menos cuatro" y un "cuatro" en esas

posiciones, por tanto al multiplicar se van a anular; por otra parte, como las otras filas son ceros, también va a dar cero en

las otras coordenadas.

Saludos. 


16 Diciembre, 2013, 12:14 am
Respuesta #4

elcristo

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\( \begin{bmatrix}{0}&{0}&{0}\\{0}&{-4}&{4}\\{0}&{0}&{0}\end{bmatrix}\cdot{}\left[{\begin{array}{ccc}{x}\\{y}\\{z}\end{array}\right] = -4y + 4z = 0 \Longrightarrow{} y=z \)

1 ecuación en \( R^3 \) es un plano.

Una base por ejemplo es {(0, 1, 1), (1, 0, 0)}.


16 Diciembre, 2013, 12:21 am
Respuesta #5

feriva

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Una precisión, he dicho cualquier vector del tipo \( (0,\lambda,\lambda) \), en realidad es cualquier vector del tipo

 \( (\lambda,\beta,\beta) \)

 Pero claro, puedes dar a ese lambda el valor cero, por ejemplo, pero también cualquier otro.

Lo habitual dado ese vector general que sale de las ecuaciones, es dar el valor 1 a lambda en el primer vector, y cero a beta; y en el segundo al revés, dar el valor cero a lambda y el valor uno a beta, porque son los valores más sencillos  de forma que quedan vectores no nulos y linealmente independientes

16 Diciembre, 2013, 12:59 am
Respuesta #6

IntelBook

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Entonces ninguna de los 4 vectores siguientes es la base:

\( {{(-2, -2, -2), (2,-2,-2)}} \)
o esta:
\( {(-2, -2, -2), (0,-2,0)} \)
o:
\( {(0,-2,0)} \)
o:
\( {(-2, -2, -2)} \)

no???

16 Diciembre, 2013, 01:09 am
Respuesta #7

Carlos Ivorra

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Entonces ninguna de los 4 vectores siguientes es la base:

\( {{(-2, -2, -2), (2,-2,-2)}} \)
o esta:
\( {(-2, -2, -2), (0,-2,0)} \)
o:
\( {(0,-2,0)} \)
o:
\( {(-2, -2, -2)} \)

no???

Sí. La primera es una base. La forma más rápida de comprobarlo partiendo de que sabemos las respuestas posibles es multiplicar la matriz por los dos vectores dados. Compruebas que el resultado es el vector nulo para ambos (y esto no sucede con la segunda respuesta) luego ambos vectores están en el núcleo, y son linealmente independientes. Tienen que ser una base, porque si no lo fueran el núcleo tendría dimensión 3 y la aplicación lineal sería nula, pero la matriz dada no es nula.

16 Diciembre, 2013, 01:12 am
Respuesta #8

feriva

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Entonces ninguna de los 4 vectores siguientes es la base:



¿Seguro que no? Piénsalo un poco más.

Bueno, no hace falta que lo pienses porque ya te lo ha dicho Carlos, no había visto la respuesta porque estaba escribiendo esto

Te explico una cosa más que se me había olvidado, ahora que veo que te dice elcristo que una ecuación en erre tres es un plano.

 Una vez que tengas el sistema tienes que hallar su rango, en este caso el rango es uno porque tiene claramente una sola ecuación. Por otra parte, el espacio en que estás trabajando es de tres dimensiones, porque tienes vectores de tres coordenadas (esto es así independientemente del rango que tenga la matriz que te den). El ker, o sea, el núcleo de la aplicación, es un subespacio de ese espacio de tres dimensiones, y en principio no sabes qué dimensión tiene el ker (aunque en este ejemplo se viera fácil a primera vista). Para averiguarlo, simplemente tienes que restarle a la dimensión del espacio el rango del sistema que has obtenido; es decir, tenías rango 1, pues 3-1=2, o sea, la base del ker tiene que tener dos vectores. Siendo así, en las paramétricas del sistema tienes que utilizar también dos parámetros; ese 3-1=2 es lo que te dice los parámetros que tienes que usar y los vectores LI que vas obtener para la base.
Al resolver el sistema es claro que y=z, y puedes usar el parámetro, por ejemplo,

\( y=\beta \)

\( z=\beta \)

Pero sabes, por eso del 3-1=2 que tiene usar un parámetro más; evidentemente sólo puede ser asociado a la “x” porque no hay más

\( x=\lambda \)

Ésas son las ecuaciones paramétricas, y los parámetros son, en este caso particular, tanto valores de coordenadas de punto como de vector; porque no tienes términos independientes.

 Así pues, el vector general es \( (\lambda,\beta,\beta) \)

Saludos.

16 Diciembre, 2013, 01:18 am
Respuesta #9

elcristo

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Entonces ninguna de los 4 vectores siguientes es la base:

\( {{(-2, -2, -2), (2,-2,-2)}} \)
o esta:
\( {(-2, -2, -2), (0,-2,0)} \)
o:
\( {(0,-2,0)} \)
o:
\( {(-2, -2, -2)} \)

no???

Fíjate que \( (-2,-2,-2) = -2(0,1,1) + [-2(1,0,0)] \) y que \( (2,-2,-2) = -2(0,1,1) + 2(1,0,0) \), luego están en el subespacio generado por \( <(0, 1, 1), (1, 0, 0)> \). Además son linealmente independientes, luego son base de ese mismo subespacio. Y como ese subespacio es el ker de la aplicación, esos vectores son base del ker.