Vector Spaces 4.1 ESPACIOS VECTORIALES Y SUBESPACIOS. 2012 Pearson Education, Inc.



Documentos relacionados
Vectores en el plano con punto inicial fijo

3 Espacios Vectoriales

Clase 15 Espacios vectoriales Álgebra Lineal

Te damos los elementos básicos de los vectores para que puedas entender las operaciones básicas.

Objetivos: Al inalizar la unidad, el alumno:

y λu = Idea. Podemos sumar vectores y multiplicar por un escalar. El resultado vuelve a ser un vector Definición de espacio vectorial.

Espacios vectoriales. Bases. Coordenadas

Tema 2. Espacios Vectoriales Introducción

VECTORES. Módulo, dirección y sentido de un vector fijo En un vector fijo se llama módulo del mismo a la longitud del segmento que lo define.

Espacios generados, dependencia lineal y bases

Tema 3. Espacios vectoriales

Tema 1. VECTORES (EN EL PLANO Y EN EL ESPACIO)

Espacios vectoriales

Anexo 1: Demostraciones

Ejemplo 1.2 En el capitulo anterior se demostró que el conjunto. V = IR 2 = {(x, y) : x, y IR}

BASES Y DIMENSIÓN. Propiedades de las bases. Ejemplos de bases.

TEOREMA DE DETERMINACIÓN DE APLICACIONES LINEALES

_ Antología de Física I. Unidad II Vectores. Elaboró: Ing. Víctor H. Alcalá-Octaviano

Problemas de Álgebra Lineal Espacios Vectoriales

1. SOLUCIONES A LOS EJERCICIOS PROPUESTOS

Objetivos: Al inalizar la unidad, el alumno:

1. ESPACIOS VECTORIALES

Tema 2 ESPACIOS VECTORIALES

Espacios vectoriales y aplicaciones lineales.

Nota 1. Los determinantes de orden superior a 3 se calculan aplicando las siguientes propiedades:

Sea un espacio vectorial sobre y sea un producto interno en ; entonces, : , y los vectores

APUNTES DE MATEMÁTICAS TEMA 4: VECTORES 1º BACHILLERATO

Operaciones con vectores y matrices ECONOMETRÍA I OPERACIONES CON VECTORES Y MATRICES. Ana Morata Gasca

3.1 DEFINICIÓN. Figura Nº 1. Vector

1 El espacio vectorial R n.

1.1 Definición 1.2 Enfoque geométrico 1.3 Igualdad 1.4 Operaciones 1.5 Aplicaciones

1 Espacios y subespacios vectoriales.

Subespacios vectoriales en R n

Propiedades de la adición de vectores y la multiplicación de un vector por un escalar

Nivelación de Matemática MTHA UNLP 1. Vectores

Estructuras algebraicas

ESPACIO VECTORIAL ESPACIO VECTORIAL SUBESPACIO VECTORIAL BASE Y DIMENSIÓN N DE UN

Aplicaciones Lineales

Matemáticas I: Hoja 3 Espacios vectoriales y subespacios vectoriales

4.- Para los siguientes conjuntos de vectores, probar si son o no subespacios vectoriales de R 4 : 2d + 1 : b, d reales. d

VECTORES COORDENADOS (R n )

elemento neutro y elemento unidad: inversa aditiva (opuesto): para todo λ K 0, existe un único µ K tal que λµ = 1;

Geometría Tridimensional

1 v 1 v 2. = u 1v 1 + u 2 v u n v n. v n. y v = u u = u u u2 n.

Algebra lineal. Un par de vectores son linealmente dependientes si existe un escalar diferente de cero que asocie ambos vectores, ejemplo: X 2 =k*x 1

Capitán de fragata ingeniero AGUSTÍN E. GONZÁLEZ MORALES. ÁLGEBRA PARA INGENIEROS (Solucionario)

TEMA 1. VECTORES Y MATRICES

Definición de vectores

1. Vectores 1.1. Definición de un vector en R2, R3 (Interpretación geométrica), y su generalización en Rn.

VECTORES MAGNITUDES ESCALARES Y MAGNITUDES VECTORIALES.

Espacios Vectoriales

Problemas y Ejercicios Resueltos. Tema 2: Espacios vectoriales.

Límite y continuidad de funciones de varias variables

Valores y vectores propios de una matriz. Juan-Miguel Gracia

Construcción de bases en el núcleo e imagen de una transformación lineal

Capítulo 1. Vectores en el plano Introducción

Algebra Lineal -III: Álgebra Vectorial en R2 and R 3

MATEMÁTICAS I TEMA 1: Espacios Vectoriales. 1 Definición de espacio vectorial. Subespacios

VECTORES EN EL PLANO

13.TRANSFORMACIONES LINEALES DEFINICIÓN DE TRANSFORMACIÓN LINEAL DETERMINACIÓN DE UNA TRANSFORMACIÓN LINEAL

MATEMÁTICAS BÁSICAS UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - SEDE MEDELLÍN CLASES # 13 y #14

Algebra Lineal y Geometría.

SUMA Y RESTA DE VECTORES

INTRODUCCIÓN A VECTORES Y MAGNITUDES

E 1 E 2 E 2 E 3 E 4 E 5 2E 4

Lección 2. Puntos, vectores y variedades lineales.

Cinemática en una Dimensión. Posición, velocidad. Cantidades vectoriales: operación de suma y diferencia.

ESTÁTICA 2. VECTORES. Figura tomada de

FORMA CANONICA DE JORDAN Y ECUACIONES DIFERENCIALES LINEALES A COEFICIENTES CONSTANTES

CURSO BÁSICO DE FÍSICA MECÁNICA PROYECTO UNICOMFACAUCA TU PROYECTO DE VIDA

Ahora podemos comparar fácilmente las cantidades de cada tamaño que se vende. Estos valores de la matriz se denominan elementos.

Aplicaciones lineales continuas

Aplicaciones Lineales y Multilineales Continuas

Vectores en el espacio

VII. Estructuras Algebraicas

Curso de Procesamiento Digital de Imágenes

Aplicaciones Lineales

Funciones definidas a trozos

VECTORES EN EL ESPACIO. 1. Determina el valor de t para que los vectores de coordenadas sean linealmente dependientes.

Vectores en R n y producto punto

1. Producto escalar, métrica y norma asociada

VECTORES. Abel Moreno Lorente. February 3, 2015

Listas de vectores y conjuntos de vectores

VECTORES. Por ejemplo: la velocidad de un automóvil, o la fuerza ejercida por una persona sobre un objeto.

Matrices y sus operaciones

MATEMÁTICAS para estudiantes de primer curso de facultades y escuelas técnicas

(Ec.1) 2α + β = b (Ec.4) (Ec.3)

La aplicación derivada sobre el espacio E de los polinomios en una variable, E D E, es

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BAJA CALIFORNIA FACULTAD DE INGENIERÍA MEXICALI

Transformaciones Lineales. Definiciones básicas de Transformaciones Lineales. José de Jesús Angel Angel.

UNIDAD I NÚMEROS REALES

VECTORES. Se representa gráficamente por medio de una flecha, por ejemplo: Todos los vectores poseen las siguientes características:

Seminario Universitario Material para estudiantes. Física. Unidad 2. Vectores en el plano. Lic. Fabiana Prodanoff

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID MATEMÁTICAS PARA LA ECONOMÍA II PROBLEMAS (SOLUCIONES )

CAPÍTULO II. 2 El espacio vectorial R n

Álgebra Lineal Ma1010

Polinomios: Definición: Se llama polinomio en "x" de grado "n" a una expresión del tipo

Representación de un Vector

Segundo de Bachillerato Geometría en el espacio

Apuntes de Matemática Discreta 1. Conjuntos y Subconjuntos

Transcripción:

4 Vector Spaces 4. ESPACIOS VECTORIALES Y SUBESPACIOS 0 Pearson Education, Inc.

ESPACIOS VECTORIALES Y SUBESPACIOS Definición: Un espacio vectorial es un conjunto no vacío V de objetos, sobre el cual se definen dos operaciones, llamadas la suma y la multiplicación por un escalar, sujeto a diez axiomas (o reglas). Los axiomas se cumplen para todos los objetos u, v, y w en V y para todos los escalares c y d.. La suma de u y v, denotada por u + v, está en V.. u + v = v + u 3. (u + v) + w = u + (v + w). 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.-

ESPACIOS VECTORIALES Y SUBESPACIOS 4. Existe un vector cero 0 en V tal que u + 0 = u 5. Para cada u en V, existe un vector u en V tal que u + -u = 0 6. El múltiplo escalar de u por c, denotado por cu, está en V. 7. c(u + v) = cu + cv 8. (c + d)u = cu + du 9. c(du) = (cd)u 0. u = u 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.- 3

ESPACIOS VECTORIALES Y SUBESPACIOS Utilizando estos axiomas, se puede demostrar que el vector cero del axioma 4 es único y que el vector u, llamado el negativo de u, en el axioma 5 es único para cada u en V. Tambien se puede probar que: 0u = 0 c0 = 0 -u = (-)u 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.- 4

ESPACIOS VECTORIALES Y SUBESPACIOS Algunos espacios vectoriales El conjunto de todos los vectores de dos entradas El conjunto de todos los vectores de tres entradas R 3 El conjunto de todas las matrices de mxn (M mn ) R El conjunto de todos los polinomios de grado menor e igual a dos (P ) El conjunto de todos los polinomios de grado menor e igual a tres (P 3 )

ESPACIOS VECTORIALES Y SUBESPACIOS Ejemplo : Dado un conjunto V de todas las flechas (segmentos de recta dirigidos) en el espacio tridimensional, donde dos flechas son iguales si tienen la misma longitud y apuntan en la misma dirección. Definir la suma por la regla del paralelogramo, y para cada v en V, definir cv como la flecha cuya longitud es c veces la longitud de v, apuntando en la misma dirección de v si c >=0 y en la dirección opuesta de otra manera. O sea, Demostrar que V es un espacio vectorial. 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.- 6

ESPACIOS VECTORIALES Y SUBESPACIOS Solucion: La definición de V es geométrica, utilizando los conceptos de longitud y dirección. No se involucra el sistema de coordenadas xyz. Un vector de longitud cero es un simple punto y representa al vector cero. El negativo de v es -v. Los axiomas, 4, 5, 6, y 0 son evidentes. 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.- 7

SUBSPACIOS Definición: Un subespacio de un espacio vectorial V es un subconjunto H de V tal que tiene tres propiedades: a. El vector cero de V está en H. b. H es cerrado para la suma vectorial. Esto es, para cada u y v en H, la suma u + v está en H. c. H es cerrado para la multiplicación por escalares, el vector cu está en H. 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.- 8

SUBSPACIOS Las propiedades (a), (b), y (c) garantizan que un subespacio H de V es por si mismo un espacio vectorial, bajo las operaciones vectoriales ya definidas en V. Entonces: cada subespacio es un espacio vectorial. A la inversa, cada espacio vectorial es un subespacio (de si mismo y posiblemente de otros espacios mas grandes). 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.- 9

UN SUBESPACIO CREADO POR UN CONJUNTO El conjunto que tiene como único elemento el vector cero en un espacio vectorial V es un subespacio de V, y se le llama el subespacio cero y se escribe como {0}. 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.- 0

UN SUBESPACIO CREADO POR UN CONJUNTO El término combinación lineal se refiere a la suma de múltiplos escalares de vectores, y Gen{v,,v p } denota el conjunto de todos los vectores que se pueden escribir como combinaciones lineales de v,,v p. c v c v + + v = + c p p v Entonces Gen{v,,v p } es un espacio vectorial y contiene todos los v dados por la ecuación anterior

CONJUNTO, EJEMPLO NUMERICO Ejemplo : considere los vectores v = 3 y v = Demostrar que Gen {v, v } es un subespacio de R 3 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.-

CONJUNTO, EJEMPLO Solución: considerar dos vectores arbitrarios en Gen {v, v } y y un escalar c. Numericamente v v u c c + = v v v d = d + u = c 3! " $ % + c! " $ % v = d 3! " $ % + d! " $ %

CONJUNTO, EJEMPLO Debemos demostrar que se cumplen las tres propiedades de los subespacios, donde V es R 3 y H es Gen {v, v }

CONJUNTO, EJEMPLO Esto es:! 0 0 0 a. El vector está en Gen {v, v } " $ % b. Gen {v, v } es cerrado para la multiplicación por escalares. c. Gen {v, v } es cerrado para la suma vectorial.

CONJUNTO, EJEMPLO El vector cero de R 3 debe estar en Gen {v, v } Suponer un vector arbitrario de Gen {v, v }, digamos:! $! $ u = c 3 " + c % " Si hacemos c =0 y c =0, obtenemos el vector cero. Entonces el vector cero es una combinación de v y v y está en Gen {v, v } %

CONJUNTO, EJEMPLO Gen {v, v } debe ser cerrado para la suma vectorial. Hacer la suma de dos vectores arbitrarios de Gen {v, v }, o sea:! u + v = (c + d ) " 3 $! + (c + d ) % " $ % la suma es una combinación de v y v, por lo que pertenece a Gen {v, v }

CONJUNTO, EJEMPLO Gen {v, v } debe ser cerrado para la multiplicación por escalares. Hacer un múltiplo escalar de un vector arbitrario en Gen {v, v } el múltiplo escalar es una combinación de los vectores v y v, por lo que pertenece a Gen {v, v } cu = c c 3! " $ % + c! " $ % ' ( ) ) ) * +,,, = cc 3! " $ % v + cc! " $ %

CONJUNTO, EJEMPLO Los vectores en Gen {v, v }, cumples con las tres propiedades para ser un subespacio, en este caso de R 3

CONJUNTO Ejemplo 3: Dados v y v en un espacio vectorial V, y dado H = Gen{v, v }. Mostrar que H es un subespacio de V. Solución: El vector cero está en H, ya que 0= 0v + 0v Para mostrar que H es cerrado para la suma vectorial, tomar dos vectores arbitrarios en H, digamos, u= sv + s v y w= tv + t v. Por los axiomas, 3, y 8 para el espacio vectorial V, u+ w = ( sv + s v ) + ( tv + t v ) = ( s + t )v + ( s + t )v 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.- 0

CONJUNTO De manera que está en H. u + w Además, si c es cualquier escalar, entonces por los axiomas 7 y 9, cu = c( sv + s v ) = ( cs)v + ( cs )v lo que demuestra que cu está en H y H es cerrado para la multiplicación escalar. Entonces H es un subespacio de V. 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.-

CONJUNTO Teorema : Si v,,v p están en un espacio vectorial V, entonces Gen{v,,v p } es un subespacio de V. Llamamos a Gen {v,,v p } el subespacio generado por {v,,v p }. Dado cualquier subespacio H de V, un conjunto generador para H es un conjunto {v,,v p } en H tal que H = Gen{v,...v. p } 0 Pearson Education, Inc. Slide 4.-

CONJUNTO Ejemplo 4: Sea H el conjunto de todos los vectores de la forma Demuestre que H es un subespacio de Slide 4.- 3 0 Pearson Education, Inc. + t t s s t s 5 3 4 4 R

CONJUNTO Ejercicio 4..3: Sean Está w en {v, v, v 3 }? Cuantos vectores están en {v, v, v 3 }? Cuantos vectores están en {v, v, v 3 }? w está en el subespacio generado por {v, v, v 3 }? = 0 v = 3 v v 3 = 4 6! " $ % = 3 w

EJERCICIOS PROPUESTOS Capítulo, sección 8; se recomienda realizar los ejercicios: a 6 Capítulo 4, sección ; se recomiendan los ejercicios:, 3, 4, 0,, 5, 8, 4 y 35.