&1 Generalità Def. 1.1 Se V e V sono due spazi vettoriali su K, dicesi applicazione lineare di V in V' ogni applicazione. f : V V
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- Diana Filippi
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1 CAP 4 - APPLICAZIONI LINEARI & Grlità D S V V soo d spi ttorili s K dicsi pplicio lir di V i V ogi pplicio : V V ch riic l sgti codiioi: V : h K V : h h Si dic i tl cso ch è comptibil co l oprioi di somm di prodotto pr o sclr Proprità dll pplicioi liri soo l sgti Prop S è pplicio lir di V i V llor: = V : 3 V h h hrr : h h hr r 4 trsorm sistmi di ttori LD i sistmi di ttori LD 5 trsorm bsi di V i sistmi di grtori di V Dim " Î V : + = Þ + = Þ + = Þ + - = - Þ = Dim V : Dim 3 V h h h : r r h h h r pr dll d = r h h h r pr dll d= h h h r r r
2 Prop S : V V è pplicio lir si dimostr ch: sottospio di V: sottospio di V dim dim Dim - Ossrto ch = w Î V $w Î w = w { } dobbimo dimostrr ch: : : h K h b Sio b Sio h h h K h h h h h Dq è sottospio di V Si dic ch ogi pplicio lir trsorm sottospi ttorili di V i sottospi ttorili di V Dim - Si sottospio di dimsio r si B = {w w w r } bs di "w Î $ h h h r Î K r w= h w + h w ++h r w r Þ Þ w = h w +h w ++h r w r = h w + h w ++ h r w r = = h w + h w ++h r w r { r } è sistm di grtori di dim r dim dim Ossrio Ogi pplicio lir dq trsorm sistmi di grtori di sottospio i sistm di grtori dl sottospio bsi di sottospio di i sistm di grtori di o cssrimt bs di
3 Prop 3 - S V è o spio ttoril di dimsio s B = { } è bs di V s soo ttori qlsisi di V si dimostr ch sist d è ic l pplicio lir : V V tl ch: = = = Si omtt l dimostrio I prticolr poiché V è sottospio di sé stsso si h: Corollrio S : V V è pplicio lir llor V sottospio di V dim V dim V Si po qidi l sgt diiio D S è pplicio lir di V i V il sottospio V di V dicsi immgi di Tl sottospio si dot co Im d è l isim di ttt l immgii dgli lmti di V: Im = V = { V V } L dimsio dl sottospio Im dicsi rgo di si dot co rg: rg = dim Im Ossrio: rg = dim Im dimv i qto Im è sottospio di V ; rg = dim Im dimv pr il corollrio Prop 4 S è pplicio lir di V i V si dimostr ch: è srgtti Û rg = dim V è igtti Û rg = dim V 3
4 Ultriormt poimo l sgt diiio D 4 - S è pplicio lir di V i V dicsi clo di il sottoisim di V idicto co Kr così diito: Kr V Kr è l isim di ttori di V ch ho immgi gl Sssist l sgt proprità Prop 5 - S è pplicio lir di V i V llor Kr è sottospio di V Dim Dobbimo dimostrr ch: Kr Kr : Kr 3 h K Kr : h Kr Dim Poiché = Kr Kr Dim Sio Kr Kr Dim3 Sio h K Kr h K h h Kr h Kr Tor Torm dll dimsio S : V V è pplicio lir llor rislt: dim V = dim Kr + dim Im Si omtt l dimostrio Sssist l sgt odmtl proprità Prop 6 S è pplicio lir di V i V si dimostr ch: è igtti 4
5 b Kr = {} I tl cso si dimostr ch: trsorm sistmi di ttori LI di V i sistmi di ttori LI di V trsorm bsi di V i bsi di V Dim = CN igtti Kr Si io igtti V : Di cosg Kr : Kr : Kr Dim = CS Kr igtti Sio V Kr Ii poimo l sgti ltriori diiioi D 5 - Dicsi domorismo ogi pplicio lir di V i V cioè ogi pplicio : V V tl ch V : h K V : h h Prop 6 S : V V è domorismo si dimostr ch: è igttio è srgttio Dim igttio Kr = {} dim V = dim Kr + dimim = dim Im V = Im V = V è domorismo srgttio D 6 Dicsi tomorismo ogi pplicio lir di V i V domorismo ch è igtti srgtti cioè: 5
6 6 : V V è tomorismo V Kr Im & Mtric ssocit d pplicio lir D - Si pplicio lir di V i V sio B = { } bs di V B = { m } bs di V Allor tto coto ch B B soo bsi si h: R V m m m R V : m m V I prticolr: m m m m m m Di cosg : V = m m + m m + +*+ + m m : V + + m m m m 3
7 E qidi poiché l compoti di ttor risptto d bs soo ich dll dll 3 sg ch : [] [] [m] m m m m Tli rlioi r l compoti di ll bs B l compoti di ll bs B si dicoo qioi dll pplicio lir L mtric A m m m l ci colo soo l compoti di ttori i ll bs B dicsi mtric ssocit ll pplicio lir S idichimo co: X il ttor ormto dll compoti di X = co Y il ttor ormto dll compoti di Y = m l qioi dll pplicio lir si possoo scrir ll orm mtricil comptt Y T = A X T Si ossri ch: [] X T Y T soo ttori colo; [] l mtric A ssocit d è mtric di dimsio m pr ; [3] poichè il Sistm d mmttr ic solio d ssr rga = dim Im Prop S : V V è pplicio lir si dimostr ch: 7
8 è igtti s rga = dim V = è srgtti s rga = dim V = m Dim igtti Kr dim Kr Im dim V = rga pr l prop dim V = dim Dim srgtti Im V dim Im dimv rga = dim V = m Prop CN S iché pplicio lir : V V si tomorismo è ch dtt A l mtric ssocit d rislti: rga = Û dta A è mtric o sigolr Dim tomorismo s V è igtti srgtti Kr Im V dim Kr dim Im rg A dt A 8
9 CAP 4 - ESERCIZI APPLICAZIONI LINEARI Applicioi Liri : Igttiità Srgttiità Kr Im A Si : R R io così diit = + pplicio lir Stbilir s è Solio Vriichimo s + = + R + = + = + + = = = + = = Dq poiché + + o è pplicio o è lir A Dt l io : R 3 R così diit = + Vriicr ch è pplicio lir Clcolr Kr l s dimsio 3 Clcolr Im l s dimsio 4 Stbilir s è igtti srgtti bigtti 5 Dir s w = 3 pprti Im Solio R 3 k R : b k k + = + = = = ; + = + = = Dl coroto si h: + = + 9
10 b k = k = kkk = k k k + k; k = k = k- + = k k k+k Dl coroto si h: k = k Dq è pplicio lir omomorismo b Clcolimo Kr dim Kr Kr : = Dq: Kr = R R Kr = L-- dimkr = c Clcolimo Im dim Im Im = R 3 3 = R R Im L Im Qidi - è sistm di grtori di Im Poiché Im è sottospio di R ch h dimsio gl ssi soo LD poiché - soo LI bs di Im è B = { -} d Poiché dimkr = Kr bigtti o è igtti qidi ch
11 Ioltr poiché Im è sottospio di R di dimsio Im R : dq è srgtti srgtti Im R w R : wim w 3 Im A3 Dt l io : R 3 R 3 così diit = + + stbilir s: è domorismo; è domorismo igttio srittio bigttio Solio 3 - R : + = =+ + + = = = ; + = = Dq: + = + 3 b - k R R : k k k k k k k k kk; k k k k k k kk Dq: k = k è io lir Dimostrimo ch è igtti Si = Kr Kr è igtti
12 b Dimostrimo ch è srgtti Poiché dim Im + dim Kr = dimr 3 dim Kr = dim Im = R 3 co Im sottospio di R 3 Im = R 3 è srgtti c Poiché è igtti srgtti è bigtti A4 Si : R 3 R 3 così diit = Stbilir s è domorismo Clcolr bs l dimsio di Kr 3 Clcolr bs l dimsio di Im 4 Stbilir s è igtti srgtti bigtti 5 Stbilir ql di sgti ttori - 56 pprti Im Solio Dimostrimo ch + = + + = = = = ; +=+ = = Dq: + = + b Dimostrimo ch k = k k = k = kkk = k-kk-kk-k; k = k = k--- = k-kk-kk-k Dq: k = k Pr b è pplicio lir Clcolimo bs l dimsio di Kr 3 Pr diiio è R Kr
13 Risolo: R R Kr L Di cosg dim Kr = bs di Kr è B = {} Dq o sistoo bsi di Kr dim Kr = 3 Clcolimo bs l dimsio di Im 3 3 Pr diiio è: Im = R R Im L I tr ttori soo LI qidi soo bs di Im 3 l dimsio di Im è gl 3: B = { } dim Im = 3 4 Poiché Kr {} o è pplicio lir igtti Poiché Im è sottospio di R 3 dim Im = 3 3 Im R è srgtti Ii o ssdo igtti o è bigtti 5 Im i qto Im è sottospio ttoril - Im prché pprtgoo ll bs di Im Ii poiché è srgtti ogi ttor di R 3 è immgi di ttor di R 3 = 56 Im 3
14 Altrtimt pr dimostrr ch = 56 Im è sicit riicr ch i ttori soo LD 3 A5 Si : R 4 R 4 pplicio così diit t = Stbilir s è pplicio lir Dtrmir bs l dimsio di Kr 3 Dtrmir bs l dimsio di Im 4 Stbilir s è igtti srgtti bigti Solio + = t+ t = t+t = = t + t = + = ; + = + = Dq: + = + b k = kt = kkkkt = kkkk; k = kt = k = kkkk Dq: k = k L pplicio è lir Dim - Clcolimo bs l dimsio di Kr 3 Pr diiio è R t Kr Risolo: t Kr t t t R t Kr 4
15 t Kr L 3 4 do soo tr ttori LIdll bs coic di R 4 = 3 = 4 = Prtto bs di Kr è B = { 3 4 } dim Kr = 3 Dim 3 - Clcolimo bs l dimsio di Im Pr diiio è: 4 4 Im = R R 4 t R t t Im L Qidi bs di Im è B = { } l dimsio è Dim 4 o è igtti prché Kr dim Im = ; 4b o è srgtti prché dimim = Im è sottospio proprio di R 4 Im 4 R 4c o è bigtti o ssdo é igtti é srgtti b Mtrici ssocit ll pplicioi liri B Si dt l pplicio lir : R R 3 così diit: 5
16 = + 3 Dtrmir: l immgi dl ttor = ; b l mtric A ssocit d l qioi dll pplicio lir risptto ll bsi coich B = { } di R B = { 3 } di R 3 ; c l mtric A ssocit d risptto ll bsi B = { } di R B = { } di R 3 Solio = = +46- = b Clcolimo dpprim d : = = = = 3- Poi clcolimo l compoti di tli immgii risptto ll bs B : poiché B è l bs coic di R 3 3- soo proprio l compoti di di risptto B Ii scriimo l mtric A ssocit d rltimt ll bsi coich B B : A = 3 Di cosg l qioi dll omomorismo soo dt d: X = A X 3 3 c Poiché = d = +3- = 33 l coordit di di risptto ll bs B = { } soo: = risptto ll bs B =
17 3 3 3 risptto ll bs B 3 Qidi l mtric A ssocit ll omomorismo risptto ll bsi B B è: A = 3 B - Si dt l pplicio lir : R 3 R così diit: = - Dtrmir l mtrici ssocit ll sgti bsi: l bsi coich B di R 3 B di R ; b l bs coic B di R 3 l bs B = { - } di R Solio I pssi d sgir soo: Clcolimo l immgii dgli lmti di B: = = - = ; = = = -; 3 = = - = Clcolimo l compoti di 3 risptto ll bs coic B di R : = = - = ; = = = -; 3 = = - = Scriimo l mtric A ssocit d rltimt ll bsi coich B B : 7
18 8 A = b I pssi d sgir soo: Scrir l immgii dgli lmti di B: = ; = -; 3 = Clcolimo l compoti di 3 risptto ll bs coic B ={-} di R : = +- = - + ; = +- ; 3 = +- 3 Scriimo l mtric A ssocit d risptto ll bsi B B : A = B3 Dt l pplicio lir : R 4 R 3 così diit t = 5t + + t t clcolr:
19 l mtric A ssocit d dir s è igtti srgtti bigtti Solio L bsi di prt di rrio sottits soo qll coich di R 4 di R 3 : B = { 3 4 } B = { 3 } Clcolimo l immgii di 3 4 : = = ; = = -; 3 = = -; 4 = = -5- L compoti di 3 4 risptto ll bs coic B = { 3 } soo: ; -; -; -5- qidi l mtric A ssocit ll pplicio rlti ll bsi B B è: A = 5 Clcolimo il rgo di A 5 Poiché 34 = 5 5 rg A 3 Di cosg poiché: rga = 3 dimr 4 = 4 o è igtti; rga = dimr 3 = 3 è srgtti Qidi o è bigtti B4 Si : R 3 R l pplicio lir l ci mtric ssocit risptto ll bsi coich B di R 3 B di R è 9
20 A = Dtrmir: l immgi dl grico ttor = di R 3 ; b l mtric A ssocit d risptto ll bsi B = {-} di R 3 B = {} di R Solio S = è il grico ttor di R 3 s = è l s immgi d rsi: A b Pr clcolr l mtric A ssocit ll o bsi B B dobbimo clcolr l compoti dll immgii di ttori di B risptto ll bs B - = -; = ; = - - = + = + = + ; = + ; - = + L mtric A è: A B5 Si : R 3 R l pplicio lir tl ch
21 Dtrmir l mtric A ssocit d l qioi di risptto ll bsi coich di R 3 R b Clcolr bs l dimsio di Im Kr; c dir s l pplicio è igtti s è srgtti; d dto il ttor = -3 il sottospio ttoril = L- di R 3 dtrmir Solio L compoti di 3 risptto ll bs coic B = { } soo proprio sicché l mtric ssocit d è: A = Ioltr s = è il grico ttor di R 3 poimo = si h: A b Poiché B = { 3 } è bs di R 3 { 3 } è sistm di grtori di R 3 = Im Im L U bs di Im è { } dimim = = rga Clcolimo or bs l dimsio di Kr Kr
22 Kr L Dq Kr è il sottospio ttoril di R 3 grto dl ttor - di dimsio dim Kr = c Poiché rga = dim R 3 sg ch o è igtti poiché rga = = dim R sg ch è srgtti d Clcolimo : = -3 = = 45 Clcolimo Poiché i grtori di { -} soo LI { -} = {-} è sistm di grtori di Prtto: = L- poiché è sottospio di R di dimsio rislt = R
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