L-15-Autmn2017 (Лекции (9-16) Грешнов Осень 2017)
Описание файла
PDF-файл из архива "Лекции (9-16) Грешнов Осень 2017", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "линейная алгебра и аналитическая геометрия" из 1 семестр, которые можно найти в файловом архиве НГУ. Не смотря на прямую связь этого архива с НГУ, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
ü15 â : 13.12.2017¢ï§ì ¬¥¦¤ã ¬ âà¨æ ¬¨, § ¤ î騬¨ ¢ à §ëå ¡ §¨á 室® ¨ â® ¦¥ «¨¥©®¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥ â¥à¨ « ¤ ®£® ¯ à £à ä | ¯®¢â®à¥¨¥ ¬ â¥à¨ « , ª®â®àë© ¨§« £ «áï ¢ªãàᥠ«¨¥©®© «£¥¡àë, §¤¥áì à §¬¥é¥ ¤«ï 㤮¡á⢠¤ «ì¥©è¥£® ¨§«®¦¥¨ï.ãáâìC=c11...c1n...cn1...=cnnc11...cn1......c1 n| ¬ âà¨æ ¯¥à¥å®¤ ®âcnn¡ §¨á {e1 , .
. . , en } ª ¡ §¨áã {e~1 , . . . , e~n } ¢ ¢¥ªâ®à®¬ ¯à®áâà á⢥ V , â. ¥. e~1 = c11 e1 + · · · + c1n en ,...e~n = cn1 e1 + · · · + cnn en .ãáâì A = (aij )i,j =1,...,n | ¬ âà¨æ «¨¥©®£® ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï f , ª®â®à®¥ à áᬠâਢ ¥âáï ¢ ¡ §¨á¥ {e1 , . . . , en }:n³Xfj =1´x j ej=nXj =1xj f (ej ) =nXj =1xj e^j=nXj =1xjnXj =1aji ei ,£¤¥ {e^1 , . . . , e^n } | ¥ª®â®àë© ¡®à ¢¥ªâ®à®¢ ¨§ V .ãáâì B = (bij )i,j =1,...,n | ¬ âà¨æ ⮣® ¦¥ á ¬®£® «¨¥©®£® ¯à¥®¡à §®¢ ¨ïf , ª®â®à®¥ ¬ë à áᬠâਢ ¥¬ ¢ ¡ §¨á¥ {e~1 , .
. . , e~n }:fn³Xj =1xj e~j´=nXj =1xj f (~ej ) =nXj =1xj e^j=nXj =1xjnXi=1bji e~i .ëïᨬ ¢§ ¨¬®á¢ï§ì ¬ âà¨æ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï A ¨ B . ë ¨¬¥¥¬f (~ej ) =nXi=1bji e~i=nXi=1bjinXk=1cik ek=nXk=1eknXi=1bji cik . ¤à㣮© áâ®à®ë,f (~ej ) = fn³Xi=1´cji ei=nXi=1cji f (ei ) =nXi=1cjinXk=1aik ek=nXk=1eknXi=1aik cji . ª¨¬ ®¡à §®¬, ¬ë ¯®«ã稫¨, çâ®nXk=1eknXi=1bji cik=nXk=1eknXi=1aik cji ⇒nXi=11bji cik=nXi=1aik cji ,j, k= 1, . . .
, n.2¥á«®¦® ¢¨¤¥âì, çâ® í⨠⮦¤¥áâ¢ íª¢¨¢ «¥âë ⮬ã, çâ®c11...c1n......⇐⇒ CBcn1cnnb11...b 1n......bn1=bnna11...a1n......an1annc11...c1n......cn 1cnn= AC⇐⇒ A = CBC −1⇐⇒ B = C −1 AC(ª ª § ¯¨á âì ý®¢ãîþ ¬ âà¨æã ¢ ýáâ ஬þ ¡ §¨á¥)(ª ª § ¯¨á âì ýáâ àãîþ ¬ âà¨æã ¢ ý®¢®¬þ ¡ §¨á¥).¥¯¥àì ¯®á¬®âਬ ¥á®¡áâ¢¥ë¥ «¨¥©ë¥ ®à⮣® «ìë¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®á⨠á â®çª¨ §à¥¨ï ¨§«®¦¥®£® ¢ëè¥ ¬ â¥à¨ « .
áᬮâਬ®à⮮ନ஢ ë© ¯®«®¦¨â¥«ì® ®à¨¥â¨à®¢ ë© ¡ §¨á ¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®á⨽⮣¤ v1αv2αµ= cos α2 e1 + sin α2 e2 ,= − sin α2 e1 + cos α2 e2 ,¶µ¶cos α2 − sin α2 , C −1 = C = cos α2 sin α2 ,C=sin α2 cos α2− sin α2 cos α2¨ ¥á®¡á⢥®¥ «¨¥©®¥ ®à⮣® «ì®¥¯à¥®¡à §®¢ ¨¥¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®á⨠ᵶα cos α¬ âà¨æ¥© ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï A = sinsin α − cos α ¨¬¥¥â ¢¨¤C−1µ1AC =00−1¶(15.0),â. ¥. ¥á®¡á⢥®¥ «¨¥©®¥ ®à⮣® «ì®¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥ ¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®á⨠¬ âà¨æ¥© ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï A ï¥âáï ᨬ¬¥âਥ© ®â®á¨â¥«ì® ®á¨ ¡æ¨áá ¢á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ â, ¨¤ãæ¨à®¢ ®© ª®®à¤¨ âë¬ à¥¯¥à®¬ (O, v1α , v2α ).®¡áâ¢¥ë¥ ¢¥ªâ®àë ¨ ᮡáâ¢¥ë¥ ç¨á« «¨¥©ëå ¯à¥®¡à §®¢ ¨©¥¬¬ 15.1.
ãáâì A | (n × n)-¬ âà¨æ , λ ∈ R. ®£¤ det(A − λE ) = 0 ⇔ ∃v 6= 0Av= λv.®ª § ⥫ìá⢮. det(A − λE ) = 0 ⇔ á⮫¡æë ¬ âà¨æë (A − λE ) «¨¥©® § ¢¨á¨¬ë⇔ ∃v ∈ Rn , v 6= 0 â ª®©, çâ® (A − λE )v = 0 ⇔ Av = λv .¥¯à¥¤¥«¥¨¥ 15.1. ãáâì ¢ ¢. ¯. V § ¤ ® «¨¥©®¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥ f . ᫨¢¥ªâ®à v 6= 0 㤮¢«¥â¢®àï¥â ãá«®¢¨î f v = λv ¤«ï ¥ª®â®à®£® ç¨á« λ, â® ¢¥ªâ®à v3 §ë¢ ¥âáï ᮡáâ¢¥ë¬ ¢¥ªâ®à®¬ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï f , ç¨á«® λ | ᮡá⢥ë¬ç¨á«®¬ (§ 票¥¬) í⮣® ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï, ¯à¨ç¥¬ £®¢®àïâ, ç⮠ᮡáâ¢¥ë© ¢¥ªâ®àv ®â®á¨âáï ª ᮡá⢥®¬ã ç¨á«ã λ (®â¢¥ç ¥â ¨«¨ ᮮ⢥âáâ¢ã¥â ᮡá⢥®¬ãç¨á«ã λ).¢®©á⢮ 15.1. ª ª ª v 6= 0, â® ç¨á«® λ, 㤮¢«¥â¢®àïî饥 ãá«®¢¨î f v = λv,®¯à¥¤¥«ï¥âáï ¤«ï v ®¤®§ ç® (¯à®¢¥à¨âì!).¢®©á⢮ 15.2. ®¡áâ¢¥ë¥ ¢¥ªâ®àë, ®â¢¥ç î騥 à §«¨çë¬ ¢¥é¥á⢥ë¬á®¡áâ¢¥ë¬ ç¨á« ¬ «¨¥©®£® ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï f , «¨¥©® ¥§ ¢¨á¨¬ë.®ª § ⥫ìá⢮.
®ª § ⥫ìá⢮ ¡ã¤¥¬ ¯à®¢®¤¨âì ¨¤ãªæ¨¥© ¯® ç¨á«ã ¢¥ªâ®à®¢.k = 1. ¤¨ ᮡáâ¢¥ë© ¢¥ªâ®à, ¡ã¤ãç¨ ®â«¨çë¬ ®â ã«ï, á®áâ ¢«ï¥â «¨¥©®¥§ ¢¨á¨¬ãî á¨á⥬ã.k → k + 1. ãáâì f vi = λi vi , i = 1, . . . , k + 1, λi 6= λj ¢ á«ãç ¥ i 6= j . ãáâìᮡáâ¢¥ë¥ ¢¥ªâ®àë vi , i = 1, . . . , k + 1, «¨¥©® § ¢¨á¨¬ë, â. ¥. vk+1 = µ1 v1 + · · · +µk vk , ¢¥ªâ®àë vi , i = 1, . . .
, k , «¨¥©® ¥§ ¢¨á¨¬ë. ®£¤ λk+1 vk+1= f (µ1 v1 + · · · + µk vk ) = µ1 f v1 + · · · + µk f vk = µ1 λ1 v1 + · · · + µk λk vk ,λk+1 vk+1= µ1 λk+1 v1 + · · · + µk λk+1 vk ,®âªã¤ ¯®«ãç ¥¬0 = v1 µ1 (λ1 − λk+1 ) + · · · + vk µk (λk − λk+1 ).(15.1)®¡áâ¢¥ë¥ ç¨á« λ1 , . . . , λk+1 à §«¨çë, µ1 , . . . µk ¥ ¢á¥ à ¢ë 0, ¯®í⮬㠩¤¥âáï å®âï ¡ë ®¤® ç¨á«® µl (λl − λk+1 ), ¥ à ¢®¥ ã«î, íâ® § ç¨â, ãç¨âë¢ ï (15.1),çâ® ¨«¨ ¢¥ªâ®àë v1 , . . . , vk «¨¥©® § ¢¨á¨¬ë, ¨«¨ ª ª®©-â® ¢¥ªâ®à ¨§ v1 , . . . , vkà ¢¥ ã«î. à®â¨¢®à¥ç¨¥.¥¥¬¬ 15.2. ᥠᮡáâ¢¥ë¥ ¢¥é¥áâ¢¥ë¥ ç¨á« ¬ âà¨æë A ∈ O(n) ¯® ¬®¤ã«îà ¢ë 1.®ª § ⥫ìá⢮. ãáâì Av = λv, ⮣¤ hv, vi = hAv, Avi = λ2 hv, vi.¥¥¯¥àì ¯®á¬®âਬ ¥á®¡áâ¢¥ë¥ «¨¥©ë¥ ®à⮣® «ìë¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®á⨠á â®çª¨ §à¥¨ï ¨§«®¦¥®£® ¢ëè¥ ¬ â¥à¨ « .
áᬮâਬ¥á®¡á⢥®¥ «¨¥©®¥ ®à⮣® «ì®¥¯à¥®¡à §®¢ ¨¥f ¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®á⨠ᵶsinα cos α¬ âà¨æ¥© ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï Aα = sin α − cos α . ¥¥ ¬ë ãáâ ®¢¨«¨, çâ® ¢¥ªâ®à v1α ®áâ ¥âáï ¥¯®¤¢¨¦ë¬ ¯à¨ ¤¥©á⢨¨ í⮣® ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï, â.¥.µsin αsin αcos α− cos ᶵcos α2sin α2¶µ¶α2= cosαsin 2 ;4¤à㣨¬¨ á«®¢ ¬¨, ¢¥ªâ®à v1α ï¥âáï ᮡáâ¢¥ë¬ ¢¥ªâ®à®¬ ¬ âà¨æë Aα , ᮮ⢥âáâ¢ãî騬 ᮡá⢥®¬ã ç¨á«ã λ = 1. ¤à㣮© áâ®à®ë, ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥ fï¥âáï ᨬ¬¥âਥ© ®â®á¨â¥«ì® ®á¨ á ¯à ¢«ïî騬 ¢¥ªâ®à®¬ v1α , ¯®í⮬㵶 µ¶¶µαsinα cos α− sin α2sinαα2f (v2 ) = Aα v2 =sin α − cos αcos α2 = − cos α2 ;¤à㣨¬¨ á«®¢ ¬¨, ¢¥ªâ®à v2α ï¥âáï ᮡáâ¢¥ë¬ ¢¥ªâ®à®¬ ¬ âà¨æë A, ᮮ⢥âáâ¢ãî騬 ᮡá⢥®¬ã ç¨á«ã λ = −1. ª¨¬ ®¡à §®¬, ¬¨ ãáâ ®¢«¥ á«¥¤ãîé 葉६ 15.1. î¡®¥ ¥á®¡á⢥®¥ «¨¥©®¥ ®à⮣® «ì®¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥ ¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®á⨠¢ ¯®«®¦¨â¥«ì® ®à¨¥â¨à®¢ ®¬ ¡ §¨á¥ ¨§ ᮡá⢥ë墥ªâ®à®¢ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï ï¥âáï ᨬ¬¥âਥ© ®â®á¨â¥«ì® ®á¨ ¡æ¨áá.¥á®¡áâ¢¥ë¥ ®à⮣® «ìë¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï ¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®á⨥¬¬ (® ᤢ¨£¥ æ¥âà ä䨮© á¨áâ¥¬ë ª®®à¤¨ â).
áᬮâਬ ¥ª®-â®à®¥ ®â®¡à ¦¥¨¥ f : D → D0 , £¤¥ D, D0 | ¬®¦¥á⢠áâ ¤ à⮣® ¢¥ªâ®à®£® ¯à®áâà á⢠Rn á ä䨮© á¨á⥬®© ª®®à¤¨ â, ¨¤ãæ¨à®¢ ®© ९¥à®¬ (O, e1 , . . . , en ). ®£¤ ¢ «î¡®© ¤à㣮© á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ â, ¨¤ãæ¨à®¢ ®©e e1 , . . . , en ), ®â®¡à ¦¥¨¥ f ¨¬¥¥â ¢¨¤ fb = L−b ◦ f ◦ Lb : Db → D0 ,९¥à®¬ (O,be£¤¥ b = (b1 , . . . , bn ) | ª®®à¤¨ âë â®çª¨ O ¢ á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ â (O, e1 , .
. . , en ),Db = L−b D, Db0 = L−b D0 .®ª § ⥫ìá⢮. ç « ®¯¥à 樥© ᤢ¨£ Lb ý¢®§¢à é ¥¬áïþ ª á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ â (O, e1 , . . . , en ) (⥬ á ¬ë¬ ¬®¦¥á⢮ Db áâ ®¢¨âáï ¬®¦¥á⢮¬ D), § ⥬®â®¡à ¦¥¨¥ f ý¯¥à¥®á¨âþ D ¬¥áâ® D0 , ¯®á«¥ ¯®á।á⢮¬ ᤢ¨£ L−b ¬ëe e1 , . .
. , en ) | ¢ ¢¨¤¥ ¬®¦¥á⢠D0 .ý¯®¬¥é ¥¬þ D0 ¢ á¨á⥬㠪®®à¤¨ â (O,¥bä䨮¥ ¥á®¡á⢥®¥ ®à⮣® «ì®¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥ fα,b ¨¬¥¥â ¢¨¤µ ¶µ¶µ ¶ µ ¶xcosαsinαxb1fα,b :→+.ysin α − cos αyb2 ¯¨è¥¬ ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥ fα,b ¢ ä䨮© á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ â (O, v1α , v2α ), £¤¥ O | ç «® ª®®à¤¨ â ¯«®áª®áâ¨, v1α , v2α | ¡ §¨á ¨§ ᮡá⢥ëå ¢¥ªâ®à®¢ ¬ âà¨æë Aα .ë ¨¬¥¥¬, ¨á¯®«ì§ãï ä®à¬ã«ã § ¬¥ë ¯¥à¥¬¥ëå,µ ¶ µ¶µ ¶µ ¶ µ¶µ ¶ααααxcos−sinsinx~x~cosx= sin α2 cos α2⇔= − sin2α cos α2yy~y~y2222£¤¥ (~x, y~) | ää¨ë¥ ª®®à¤¨ âë, ¨¤ãæ¨à®¢ ë¥ à¥¯¥à®¬ (O, v1α , v2α ), ⮣¤ ,á¬.
(15.0), ¬ë ¯®«ãç ¥¬, çâ® ¢ ª®®à¤¨ â å (~x, y~) ®â®¡à ¦¥¨¥ fα,b ¨¬¥¥â ¢¨¤µ ¶¶µ ¶µ¶µ ¶ µ ¶µ ¶ µαα~b1x~ → 1 0sinb1x~ + ~b1 ,cos22.(15.2)~b2~b2 = − sin α2 cos α2y~b20 −1y~5â®¡à ¦¥¨¥ (15.2) ¬®¦® § ¯¨á âì ª ª(~x, y~) → (~x + ~b1 , −y~ + ~b2 ).(15.3) ©¤¥¬ ¥¯®¤¢¨¦ë¥ â®çª¨ ®â®¡à ¦¥¨ï (15.3). «ï í⮣® à¥è¨¬ á¨á⥬㠫¨¥©ëå ãà ¢¥¨©½x~ + ~b1 = x~,(15.4)−y~ + ~b2 = y~.®ïâ®, çâ® ¢ á«ãç ¥ ~b1 6= 0 à¥è¥¨© ã á¨á⥬ë (15.4) ¥â, ®¤ ª® ¥á«¨ ~b1 = 0,¢¡¥¯®¤¢¨¦ë¥ â®çª¨ ®â®¡à ¦¥¨ï f~α,b ¨¬¥îâ ª®®à¤¨ âë x~, ~b22 .e v α , v α ), £¤¥ â®çª Oe ¨¬¥¥â ¯¨è¥¬ ®â®¡à ¦¥¨¥ (15.2) ¢ á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ â (O,1 2¡ ~b2 ¢ª®®à¤¨ âë 0, 2 ¢ á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ â (O, v1α , v2α ).
ãáâì (x , y ) | ää¨ë¥e v α , v α ). ®£¤ , ¨á¯®«ì§ãï «¥¬¬ã ® ᤢ¨ª®®à¤¨ âë, ¨¤ãæ¨à®¢ ë¥ à¥¯¥à®¬ (O,1 2£¥ æ¥âà ä䨮© á¨áâ¥¬ë ª®®à¤¨ â, ¬ë ¯®«ãç ¥¬, çâ® ¢ á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ âe v α , v α ) ®â®¡à ¦¥¨¥ (15.2) ¨¬¥¥â ¢¨¤(O,1 2µxy¶µ→100−1¶µx + 0~y + b22¶µ~b1 ¶ µ 0 ¶ µ x + ~b1 ¶+ ~ − ~b2 =.b2−y2 ª¨¬ ®¡à §®¬, ¬ ãáâ ®¢«¥ á«¥¤ãîé 葉६ 15.2 (£¥®¬¥âà¨ç¥áª¨© á¬ëá« ¥á®¡á⢥ëå ®à⮣® «ìëå ¯à¥®¡à §®¢ ¨© ¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®áâ¨). î¡®¥ ä䨮¥ ¥á®¡á⢥®¥ ®à⮣® «ì®¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥ ¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®á⨠¢ ¯®¤å®¤ï饩 ¯àאַ㣮«ì®© á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ â ï¥âáï ª®¬¯®§¨æ¨¥© ®á¥¢®© ᨬ¬¥âਨ ¨ ᤢ¨£ ¢¤®«ì ®á¨á¨¬¬¥âਨ.¯à¥¤¥«¥¨¥ 15.2.
®¬¯®§¨æ¨ï ®á¥¢®© ᨬ¬¥âਨ ¨ ᤢ¨£ ¢¤®«ì ®á¨ ᨬ¬¥âਨ §ë¢ ¥âáï ᪮«ì§ï饩 ᨬ¬¥âਥ©.«¥¤á⢨¥ 15.3. î¡®¥ ¥á®¡á⢥®¥ ä䨮¥ ®à⮣® «ì®¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨¥¥¢ª«¨¤®¢®© ¯«®áª®á⨠¢ ¯®¤å®¤ï饩 ¯àאַ㣮«ì®© á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ â ï¥âáï᪮«ì§ï饩 ᨬ¬¥âਥ©.¨¥©ë¥ ®à⮣® «ìë¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï3-¬¥à®£® ¥¢ª«¨¤®¢®£® ¯à®áâà á⢠¯à¥¤¥«¥¨¥ 15.3. ¥ªâ®à v 6= 0 §®¢¥¬ ¨¢ ਠâë¬ á®¡áâ¢¥ë¬ ¢¥ªâ®à®¬(n × n)-¬ âà¨æë A, ¥á«¨ Av = v.
¥ªâ®à v 6= 0 §®¢¥¬ ¨¢ ਠâë¬ ¢¥ªâ®à®¬«¨¥©®£® ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï f : V → V ¢¥ªâ®à®£® ¯à®áâà á⢠V , ¥á«¨ f (v) = v.6¥®à¥¬ 15.3 (® áãé¥á⢮¢ ¨¨ ¨¢ ਠ⮣® ᮡá⢥®£® ¢¥ªâ®à ).ãáâì A ∈ SO(3). ®£¤ ©¤¥âáï ¢¥ªâ®à v ∈ R3 â ª®©, çâ® Av = v.®ª § ⥫ìá⢮. ¡®§ 稬A=a11 a12a13a21a22a23a31a32 .a33 ©¤¥¬ ᮡáâ¢¥ë¥ ç¨á« ¬ âà¨æë A, ¤«ï í⮣® ¯® «¥¬¬¥ 15.1 ¥®¡å®¤¨¬® ©â¨ ª®à¨ ãà ¢¥¨ï0 = det(A − λE ) = −λ3 + (a11 + a22 + a33 )λ2 + bλ + det A,(15.4)£¤¥ b | ¥ª®â®à ï ª®áâ â .