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Notas de lectura

Mathematics II (MATH2011A) - ALGEBRA_Chapter_3 (Notes + Fully worked out examples)

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-
Vendido
1
Páginas
35
Subido en
14-02-2022
Escrito en
2021/2022

This document clearly describes, with detailed notes and examples, how to evaluate/solve the following: ~ Linear Spaces ~ Bases ~ Dimensions ~ Independence ~ Rank ~ Eigenvalues and Eigenvectors ~ Diagonalization ~ The Characteristic Polynomial as taught by the University of the Witwatersrand. As a student, I am always searching for a great set of notes that I can rely on to ensure that I can achieve the best of my abilities. With this colour coded document, a second year can utilise their time more efficiently to practice more, instead of wasting their time to make their own written notes, ensuring their success in this course! Work smart and not hard with your major workload!

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CHAPTER 3 : LINEAR ALGEBRA

3. 1. Revision : MATRICES :


• GAUSS -
JORDAN ELIMINATION :


EXAMPLE :



SOLVE THE SYSTEM OF LINEAR EQUATIONS

I
x +
iy + 3iz + w =



ix ( Iti )z 2-i
-2g + + w =



Zix C-Zti)z Citi )w 2
3y + +
-
=




UNKNOWNS :




HERE
,
{ XIY ;ZjW} ARE COMPLEX NUMBERS AND COULD CALL

THEM { Zijzz ;Z3;Z4 }

I WRITE DOWN AN AUGMENTED MATRIX :

CAN SEE HAVE 3 EQNS AND 4 UNKNOWNS i. MORE UNKNOWNS THAN EQUATIONS
IN SOLUTION (POSSIBLY MORE ) :
'

- -
EXPECT 1 PARAMETER
,
MATRIX THAT


q
% "°WS LEAVE ROW 9- AS IS : SINCE 9- AS FIRST ENTRY : IDENTITY MATRIX !

3i I 1- 3i
~
9- i 1 i I 1


n.eu#0-14ti1-i22iRz-iR12i-3-2tilti
i -2 Iti I 2 -
i
2 0 -
I 4 +i 1- i 2- Zi Rs -
2iR1

-
IN GAUSS JORDAN ELIMINATION :


GOAL IS TO PERFORM ROW OPERATIONS
UNTIL LHS LOOKS AS CLOSE AS
POSSIBLE 70 IDENTITY MATRIX !
* CAN ADD SUBTRACT TWO ROWS
OR MULTIPLY A ROW BY CONSTANT /
COMPLEX CONSTANT



!

Ng R
'S AFTER 1
moa-n.us JORDAN WANT ZERO




}
~
I 0 7- i -
I Zti 3 1- Zi , + i. Rz
CANT MAKE IT
MORE
look ANY MORE CAN MAKE

0 I -4 j -
j -
f 2 I -2
-

R2
THAN IDENTITY

g-
But
and
messes
o.si .


UP
"
MATRIX ACHIEVED
O
WHAT WAS

O O O O R2 -

R3 ALREADY !


µgIN GAUSS JORDAN ELIMINATION :


GOAL IS TO PERFORM ROW OPERATIONS
UNTIL LHS LOOKS AS CLOSE AS
POSSIBLE 70 IDENTITY MATRIX !



2 i. AUGMENTED MATRIX REPRESENTS 3 EQUATIONS :


ox
toy 1- Oz tow =o

USEFUL EQUATIONS :


K + C- 1t7i)z + (zti )w = 3t2i

y
t C- 4- i)z + ( i 1) w -
= Zi -2



° ⇐ AND y) o
-5
VARIABLES :(ELIMINATION
WAY PERFORM Gauss

} USE TWO EQUATIONS TO ELIMINATE ANY
-




FROM
EASY TO ELIMINATE
EQUATIONS !
X
Y

✗ = 3t2i -

C- lt7i)z (zti )w
y = Zi -2 -
C- 4- iz -

( i 1) w -

, 4 THE GENERAL SOLUTION :

4 UNKNOWNS :


→ VECTOR
K 3t2i + (I -
7-i)z 1-
f- 2- i)w
y -2+2 i + ( 4+i)z + ( I -
i )w
= * sum




{
Z £
DO NOT
HAVE ANY 2- sqYI.net
OTHER EQNS > NUMBER
W W
'

- - CANNOT ELIMINATE
Z AND W




SUM CONSTANTS

ors
3t2i 1- 7- i -
2- I
= '


-2+21 4ti 1- i
+ z + w
0 I 0

0 0 9-


-1--0
| IN SOLUTION :
Z AND W
p CAN PUT SEPARATELY
INTO SYSTEMS OF EQNS
/ COMBINED

FROM CALCULUS : BECOME ANYTHING
ARBITRARY CONSTANTS
-
EG . 2C = ( I 7- i)z + ( 2-I)w
- -



IS PARTICULAR -

PARAMETERS CORRECT RHS

(
NOT
1
SOLUTION OF ORIGINAL y Rµg = 0 LIKE PARTICULAR SOLNO
SYSTEM OF EQUATIONS
( No ARBITRARY constants :)
To SOLVE HOMOGENEOUS EQUATION !
IF SUBSTITUTE THESE ELEMENT OF NULL
CONSTANTS INTO EQNS SPACE CEE
= RHS

°
GOING FORWARD
,
COMMON FOR EQUATION TO BE HOMOGENEOUS ONLY !
( PARTICULAR SOLN = 0 )


TWO WAYS TO INVERT A MATRIX :( INVERSE OF MATRIX



EXAMPLE :

I Iti 9-
FIND THE INVERSE OF
i
Iti o

i i Iti


1 PERFORM GAUSS -
JORDAN ELIMINATION OR

2 WORK OUT DETERMINANT AND ADJOINT


I 1 WRITE AUGMENTED MATRIX :




I 9- + i 9- I o o ~ I Iti 1 1 00
Iti i 0 0 TO 0 -
i -
I -
i -
I -
i g- o R2 -
Citi)R1
i i Iti oE t R3
- ¥ÉeÉ
O I I -
I 0 I
-

IRI
MATRIX WANT INVERSE
MATRIX ON RHS
OF ON LHS !
GAUS / AN ELIMINATION
-
. . PERFORM
TO GET IDENTITY MATRIX ON
LHS AND INVERSE ON RHS !


I 9- ti I l 00 Iti 1
~ ~ I 1 00
o I 1- i 1- i i 0 Rzci) o I I -
i 1- i i o
O I I -
I 0 I 0 0 I -
I -
i I Rs -

Rz


~ I Iti I l 0 O ~ I 9-
' '
0 Ricki
Iti Iti 0
O I 1- i 1- iio o I 1- i 1- iio
O O I I -
I -
i R3( i ) -



O O I I -
I -
I Tako
not use
# FRACTIONS !

GO COLUMN BY COLUMN
WITH 1 'S FIRST THEN
ZERO 's !

, ' l

R1(¥+
-




Éii
'




i
→ it '
I 1
I
~ 9- 0 /+ i
-
0 R, -
Rz ~ i -
ai 0
iii. ,



0 I 1- i 1- ii o o I -
i 1- ii o

o o 1 i -
i -
i 0 0 1 i -
i -
i

? Iai ? %
-




~ I 0 0 i Ri -
R}
~
I 0 0 ' i
o I I -
i 1- i i o o I I 9- Ii 0 Rz(
0 0 1 i -
i -
i o o 1 i -
i -
i

i
i-zi-iz.li
-
3-
~
I 0 0
0 I 0 1- iii. i Rz -
Rs
o o 1 i -
i -
i
-
3- i i
1- Zi 1- zi I "
W"
i. INVERSE : !
1- i ¥ i approach
fractions
i -
i -
i no

L




z prEFERABLEMET

"Ñi^=detA%d¥a
:




¥É=
TO GET COFACTOR OF EACH ENTRY :



I +I
# BLOCK
9- 9- OUT ROW AND COLUMN OF POSITION IN
!
T
AND THEN WORK OUT DETERMINANT OF REMAINDER

'
1 A 2 iclti ) Ii)(Iti) E
i
adj A- ( Iti)
=
Iti 0 = -




i i Iti '
( Iti) -
i ( ai) i -
i -
( Hilli)
'
i-
-
( Iti) i -

( Iti )

+
I t
-
t -




t -
t

, iclti )
' T
2
adj A- = ( Iti) Ii)(lti) iz-



'
( Iti) -
i ( ai) i -
i -
( Hilli)
?
i -
-
( Iti) i -

( Iti )

ti -
l Zi + i T
adjA
-




-
i + I I -




+ -
i -
-
l -
it i -




:} ¥ÉE%umNs!
"
HAVE
STILL
T

TAKE TRANSPOSE yo

I -
I -
2J [ TO
of This
MATRIX
g,,
n.gg , ,n
,



adj A =
-
[ I -
I
co -




EACH
FACTOR
ENTRY
OF

!
-
i 9- + i -
i


i -
i -
i -
i
%
ddjA = -
Zi 1 9- ti

i-1•
METHODS
OUT
TO
DETERMINANT
WORK

9- + i I
i'
I • '

3 det A =
det i
g- + i 0

i i Iti det =
iclti) to + iciti ) -
iz - o -
( Iti )
's



i Zi Citi)
=
i -
i + -
i ti -




SINCE KNOW ADJOINT OF A 8 Zi l Zi 2i2
3 = -
-
-




= 9-


def A = 1st ENTRY IN A adj A 2 COULD EXPAND ON Row /column : THAT HAS ZERO IN IT !
A adjA

:±①
+ -
+
=


I 9- + i 9- i -
i i -
i Iti i ti
? Yi
-

=
+1 det - Odet + 9-
+ idet 1 '


= Iti i 0 -
Zi 1 Iti
i i Hii

i i Iti i -
I -
i = i -1+1 -0 + ( Iti ) ( i - zi )
ziz )
'
=
i + (i ziti
3×3 3×3
- -




=
it i -

Zi -1+2
i. 3×3 = 9-

9-( i )



=
i -
i + ( Iti )( -
Zi) t • First
ENTRY !


-

= i -
i -
Zi -
Zi + i

= 1
:
4 A
-

= adjA
detA
i i i
÷
-
i -
-




=
-
zi I 9- ti
i -
I -
i

÷ A- = i -
I -
i -
i
-
Zi 1 Iti
i -
I -
i
0

Escuela, estudio y materia

Institución
Grado

Información del documento

Subido en
14 de febrero de 2022
Número de páginas
35
Escrito en
2021/2022
Tipo
NOTAS DE LECTURA
Profesor(es)
Alexander davison
Contiene
Todas las clases

Temas

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