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Hoffman y Kunze, álgebra lineal Capítulo 2, sección 2.3, ejercicio 11

Deje que $V$ ser el conjunto de todos $2 \times 2$ matrices $A$ con entradas complejas que satisfacen $A_{11}+A_{22}=0.$

a) Mostrar que $V$ es un espacio vectorial sobre $ \mathbb {R.}$ (Esto fue fácil.)

b) Encontrar una base para este espacio vectorial.

Ya que la matriz debe ser de la forma $ \begin {bmatrix}a+ib & p+iq \\c +id&-a-ib \end {bmatrix}a,b,c,d,p,q \in \mathbb {R.}$ Creo que $\{ \begin {bmatrix}1 & 0 \\0 &-1 \end {bmatrix}, \begin {bmatrix}i & 0 \\0 &-i \end {bmatrix}, \begin {bmatrix}0 & 0 \\1 &0 \end {bmatrix}, \begin {bmatrix}0 & 0 \\i &0 \end {bmatrix}, \begin {bmatrix}0 & 1 \\0 &0 \end {bmatrix}, \begin {bmatrix}0 & i \\0 &0 \end {bmatrix}\}$ serviría como base.

c) Dejar $W$ ser el conjunto de todas las matrices $A$ en $V$ de tal manera que $A_{21}=- \overline {A_{12}}.$ Demuestra que $W$ es un subespacio de $V$ y encontrar una base para $W.$

Ya que la matriz debe ser de la forma $ \begin {bmatrix}a+ib & p+iq \\ -p+iq&-a-ib \end {bmatrix}a,b,p,q \in \mathbb {R.}$ Creo que la base sería $\{ \begin {bmatrix}1 & 0 \\0 &-1 \end {bmatrix}, \begin {bmatrix}i & 0 \\0 &-i \end {bmatrix}, \begin {bmatrix}0 & 1 \\ -1&0 \end {bmatrix}, \begin {bmatrix}0 & i \\i &0 \end {bmatrix}\}$ .

Quiero saber si los vectores base son correctos. ¿Hay algunos redundantes o vectores que me estoy perdiendo?

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DonAntonio Puntos 104482

Deberías ser capaz de decir al menos si los elementos de ese conjunto que llamas base son linealmente independientes sobre los reales $\;\Bbb R\;$ ...y lo son.

Ahora toma cualquier elemento $\;A\in V\;$ para que pueda escribir

$$A=\begin{pmatrix}a&b\\c&\!-a\end{pmatrix}\;,\;\;a,b,c\in\Bbb C$$

Observe que puede escribir $\;A\;$ como una combinación lineal del conjunto que das, así que esto es de hecho una base.

Otra forma Utilizando la forma general anterior para un elemento $\;A\in V\;$ es evidente que $\;a,b,c\;$ puede ser cualquier cosa en $\;\Bbb C\;$ y esto nos da un espacio de real dimensión $\;2\cdot3=6\;$ por lo que sus seis elementos son una base de hecho.

¿Ahora también puedes ver por qué para la otra parte también tienes una base?

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