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Encontrar una base tal que un vector expresado con respecto a esa base sea igual a un vector dado

Encuentra una base $ \alpha = \{ \vec\alpha_1 , \vec\alpha_2 , \vec\alpha_3 \}$ de $P_2(R)$ de tal manera que $[2 + 5x + 4x^2]_ \alpha = \left ( \begin {matrix} 1 \\ 2 \\ 3 \end {matrix} \right )$

He abordado el problema de la siguiente manera: $$ \begin {align*} \vec v &= 2 + 5x + 4x^2 \\ s &= \{1, x, x^2\} \\ [ \vec v]_s &= \left ( \begin {matrix} 2 \\ 5 \\ 4 \end {matrix} \right ) \\ [ \vec v]_ \alpha &= \left ( \begin {matrix} 1 \\ 2 \\ 3 \end {matrix} \right ) \\ _sC_ \alpha &= \left ( \begin {matrix} \uparrow & \uparrow & \uparrow \\ \alpha_1 & \alpha_2 & \alpha_3 \\ \downarrow & \downarrow & \downarrow \end {matrix} \right ) \end {align*}$$

Por lo tanto: $$ \begin {align*} {_sC_ \alpha }^{-1} [ \vec v]_s &= [ \vec v]_ \alpha\\ [ \vec v]_s &= _sC_ \alpha [ \vec v]_ \alpha \end {align*}$$ Así que $$ \left ( \begin {matrix} 2 \\ 5 \\ 4 \end {matrix} \right ) = \left ( \begin {matrix} a & b & c \\ d & e & f \\ g & h & i \end {matrix} \right ) \left ( \begin {matrix} 1 \\ 2 \\ 3 \end {matrix} \right )$$ Para lo cual una posible solución es $$ \left ( \begin {matrix} a & b & c \\ d & e & f \\ g & h & i \end {matrix} \right ) = \left ( \begin {matrix} 2 & 0 & 0 \\ 0 & 5/2 & 0 \\ 0 & 0 & 4/3 \end {matrix} \right )$$

Mi pregunta básicamente se reduce a esto: ¿Es una respuesta válida? Me parece que bajo el Campo R existen infinitas bases de este tipo.

PD: ¿Soy sólo yo o el formato de látex para \bordermatrix no trabajar en este sitio?

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Lorin Hochstein Puntos 11816

Sí, esto es válido. Lo que estás haciendo se reduce a resolver el sistema $$(a_1+b_1x + c_1x^2) + 2(a_2+b_2x+c_2x^2) + 3(a_3+b_3x+c_3x^2) = 1+5x+4x^2$$ con la condición de que la solución dé una base (lo que en su caso es obvio, ya que son claramente independientes linealmente); igualando los coeficientes, esto se convierte exactamente en su sistema: $$ \begin {align*} a_1 + 2a_2 + 3a_3 &= 1 \\ b_1 + 2b_2 + 3b_3 &= 5 \\ c_1 + 2c_2 + 3c_3 &= 4. \end {align*}$$ Dado que este es un sistema de tres ecuaciones con $9$ desconocidos, generalmente habrá muchas soluciones (aunque no todas son necesariamente lineales independientes).

Por supuesto, ahora debe "traducir" su respuesta en una base explícita de polinomios.

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David HAust Puntos 2696

Sí, eso funciona bien. Pero noten que podrían haberlo resuelto más simplemente comenzando con una base estándar $ \rm\ \{a,\ b\:x,\ c\:x^2\}\:.\: $ Luego $ \rm\ a + 2\:b\: x + 3\:c\: x^2\ =\ 2 + 5\: x + 4\: x^2\ $ da su solución.

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