Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Metodicheskie_ukazania_k_KR_3.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
1.11 Mб
Скачать

1.4. Задание №4.

Для решения задания студент обязан знать определения линейного оператора, обратного оператора и действий над линейными операторами.

Определение № 1. Пусть V и W - линейные пространства. Оператор А, действующий из V в W, называется линейным, если для любых элементов и пространства V и любого выполняются соотношения :

  1. А( + ) = А( ) + А( )

  2. А( ) = А( ).

Определение № 2. Оператор I, ставящий в соответствие элементу х сам элемент х , называется тождественным, или единичным.

Определение № 3. Суммой линейных операторов А и В называется оператор А+В, определяемый равенством (А+В)х = Ах + Вх.

Определение № 4. Произведением оператора А на скаляр называется линейный оператор А, определяемый равенством ( А)х= (Ах).

Определение № 5. Произведением операторов А и В называется оператор АВ , определяемый равенством (АВ)х = А(Вх).

Определение № 6. Матрицей линейного оператора А в базисе е i

(I = 1,n) называется матрица А, составленная из столбцов коэффициентов разложения образов Ае i базисных элементов е I в том же базисе.

, А=

Между матрицами n-го порядка и операторами, действующими в n –мерном линейном пространстве, существует взаимно-однозначное соответствие при фиксированном базисе в n –мерном линейном пространстве. Действия, совершаемые над линейными операторами, эквивалентны аналогичным действиям над их матрицами.

Определение № 7. Оператор А-1, действующий из V в V , называется обратным

для оператора А, если выполняется соотношение:

АА-1-1А=I

Теорема № 1. Для того, чтобы линейный оператор А был обратим, необходимо и достаточно, чтобы его матрица была невырожденной (detА 0).

Матрица обратного оператора А-1 к оператору является обратной матрицей А-1 к матрице А линейного оператора А.

Определение № 8. Оператор А называется ортогональным, если он не изменяет скалярного произведения элементов линейного пространства, т. е. для любых х и у , принадлежащих V , выполняется (Ах,Ау) = (х,у).

Одним из свойств ортогонального оператора является ортогональность его матрицы в любом ортонормированном базисе, т. е. матрица такого оператора подчиняется условию Ат-1.

Пример №1. Доказать линейность оператора А , преобразующего элемент х=(х123) в элемент у=Ах=(х1+2х23, 2х3, х21) . Найти матрицу этого оператора и образ элемента х=(1,2,3).

Решение: Проверим условия линейности :

  1. А(х12)=А(х1)+А(х2)

Пусть х1=(а111) и х2=(а222) , тогда (х12)=(а121212)

А(х12)=( (а12)+2(в12)-(с12), 2(с12), (в12)-(а12) )=

( а1+2в112+2в22, 2с1+2с2, в1122 )=( а1+2в11, 2с1, в11) + (а2+2в22, 2с2, в22)= Ах1+Ах2 .

  1. , т.к. , то

Следовательно, оператор А является линейным.

Составим матрицу линейного оператора А в каноническом базисе е1=(1,0,0),е2=(0,1,0), е3=(0,0,1):

Ае1=(1+0-0, 0, 0-1)=(1,0,-1)

Ае2=(0+2-0, 0, 1-0)=(2,0,1)

Ае3=(0+0-1, 2, 0-0)=(-1,2,0)

А= , тогда образ элемента х: у=Ах=

Ответ: А= , y=Ax=(2,6,1).

Пример №2. Установить, обратим ли оператор А , преобразующий базис (е1.,е2.,е3) в элементы : Ае123 , Ае21+2е3 , Ае3=2е23

Найти матрицу обратного оператора.

Решение: Матрица оператора А имеет вид А=

det А=-3 , следовательно, оператор А обратим.

Найдем матрицу обратного оператора по формуле:

А11= А12= А13=

А21= А22= А23=

А31= А32= А33=

АV= , (АV) T = , тогда

А-1= .

Ответ: А-1 .

Пример №3. Найти образ элемента х=(1,2,3) относительно оператора В-1(А-2I), если операторы А и В заданы своими матрицами в одном и том же базисе:

А = В= .

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]