Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn

1.1 Định nghĩa.

a.Định nghĩa. Cho V và W là 2 KGVT trên trường

K. Ánh xạ f :V→W là một ánh xạ tuyến tính nếu

thỏa mãn 2 tính chất:

(i ) f (u v) f (u) f (v)

(ii ) f (ku) kf (u)

với     u,v V, k K

+ Ánh xạ tuyến tính f :V→V gọi là toán tử tuyến

tính hay phép biến đổi tuyến tính trên V.

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn trang 1

Trang 1

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn trang 2

Trang 2

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn trang 3

Trang 3

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn trang 4

Trang 4

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn trang 5

Trang 5

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn trang 6

Trang 6

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn trang 7

Trang 7

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn trang 8

Trang 8

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn trang 9

Trang 9

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 58 trang xuanhieu 2060
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn

Bài giảng Đại số tuyến tính - Chương IV: Ánh xạ tuyến tính - Nguyễn Hải Sơn
g cấu.
 a.Định nghĩa. Ánh xạ tuyến tính f:V → W gọi là 
 đơn cấu (toàn cấu, đẳng cấu) nếu f là đơn ánh 
 (toàn ánh, song ánh).
 Trường hợp f là đẳng cấu, ta nói V và W là đẳng 
 cấu với nhau, kí hiệu: VW
 b. Định lý. Mọi không gian vectơ n chiều trên 
 trường K đều đẳng cấu với Kn . 
 §1. Ánh xạ tuyến tính
 
1.4 Hạt nhân-Ảnh-Hạng của ánh xạ tuyến tính.
 Đn1. Cho ánh xạ tuyến tính f:V → W giữa các 
 không gian vectơ. 
 - Hạt nhân của f , kí hiệu là Ker(f) xác định bởi
 1
 Ker(f)={v V|f(v)= WW }=f ({  })
 - Ảnh của f, kí hiệu Im(f) xác định bởi
 Im(f)={f(u)|u V}=f(V)
 §1: Ánh xạ tuyến tính

Mđ 1. Ker(f) là không gian con của V
 Im(f) là không gian con của W. 
c/m:.
Đn2: Hạng của ánh xạ tuyến tính f, kí hiệu r(f) 
 hay rank(f), là số chiều của Im(f)
 r(f) = dimIm(f)
Mđ 2. Nếu f: V →W là ánh xạ tuyến tính và 
 V=span(S) thì f(V)=span(f(S)).
c/m: .
 §1: Ánh xạ tuyến tính

Mđ 3. Axtt f: V → W là đơn cấu khi và chỉ khi 
 Ker(f)={θ} 
 c/m:.
Mđ 4. Nếu f: V → W là ánh xạ tuyến tính và 
 dimV=n thì 
 dimIm(f) + dimKer(f) = dimV=n
 c/m: .
Hq. Hai không gian hữu hạn chiều trên trường 
 K đẳng cấu khi và chỉ khi số chiều của chúng 
 bằng nhau
 §1: Ánh xạ tuyến tính

VD 1. Cho ánh xạ tuyến tính f : 3 3 xác 
 định bởi fxxx ( 1 , 2 , 3 ) ( x 1 2 xxxxxx 2 , 2 3 , 1 2 3 )
 a) Chứng minh f là toán tử tuyến tính.
 b) Tìm số chiều và một cơ sở của Im(f ) và 
 Ker(f )

 §2: MA TRẬN CỦA 
 ÁNH XẠ TUYẾN TÍNH
§2: MA TRẬN CỦA ÁNH XẠ TUYẾN TÍNH

2.1 Định nghĩa
 Cho ánh xạ tuyến tính giữa các không gian 
 vec tơ hữu hạn chiều f: V → W. G/s BV = {v1, 
 v2, ,vm} và BW= {u1, u2,, un } lần lượt là cơ 
 sở của V và W (dimV=m, dimW=n). 
 Ma trận A có cột j là ma trận tọa độ của 
 vectơ f(vj) đối với cơ sở BW gọi là ma trận của 
 ánh xạ f đối với cặp cơ sở BV và BW:
 A [f(v )] [f(v )] ... [f(v )] 
 1BWWW 2 B m B 
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính

NX: i) A là ma trận cỡ nxm.
 ii) [u1 u 2 ... un ]A=[ f ( v 1 ) f ( v 2 ) ... f ( v m )]
MĐ 1. r(A)=r(f)=dimIm(f)
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính

VD1. Cho ánh xạ tuyến tính f : 3 2 xđ bởi
 f(x,x,x)1 2 3 (x 1 2 x,x 2 2 x) 3
a)Tìm mtr của f đối với cặp cơ sở chính tắc.
b)Tìm mtr của f đối với cặp cơ sở B={v1=(1;0;0), 
 v2=(1;1;2), v3=(1;2;3)} và B’={u1=(1;0), u2=(1;1)}
VD2. Tìm ma trận của ánh xạ D:P3[x] → P2[x], 
 D(p)=p’ đối với cặp cơ sở chính tắc E={1, x, x2, 
 x3} và E’={1, x , x2}
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính

VD 3. Cho ánh xạ tuyến tính f : P 3 [x] P 2 [x] 
 có ma trận đối với cặp cơ sở chính tắc là 
 1 3 4 5 
 A 2 4 0 1 
 3 5 1 2 
 a) Xác định f (a bx cx2 dx 3 )
 b) Xác định cơ sở và số chiều của Im(f) và Kerf
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính

2.2 Công thức tọa độ.
 Cho f: V → W là ánh xạ tuyến tính có ma trận 
 A đối với cặp cơ sở BV và BW. Khi đó, với mọi 
 vecto u V , ta có 
 [f ( u )] A [ u ]
 BBW V
 3
VD1. Cho ánh xạ tuyến tính f :[] P 2 x 
 Xác định f(v) với v=(1;2;3) biết f có ma trận 
 đối với cặp cơ sở chính tắc là 1 0 1 
 A 2 1 2 
 3 2 1 
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính

VD2. (Đề 1_ Hè 2009)
 Cho toán tử tuyến tính f : 3 3 thỏa mãn:
 f(1;2;0) ( 1;4;7), f (0;1;2) ( 1;3;7), f (1;1;1) (0;4;6)
 a) Tìm ma trận của f đối với cơ sở chính tắc của 3
 b) Tìm vecto v 3 sao cho f (v) = (-1;7;13) 
VD3. (Đề 2_ Hè 2009)
Tương tự VD2 với 
 f(1;2;0) (1;5;5), f (0;1;2) (1;4;5), f (1;1;1) (0;4;6)
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính

Nhận xét.
 Cho BV và BW tương ứng là cơ sở của các 
 kgvt V và W, dim V=n, dimW=m. Khi đó, ta 
 có tương ứng 1-1 giữa mỗi ánh xạ tuyến tính 
 f: V → W với tập các ma trận cỡ mxn.
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính
 
2.1.3. Ma trận của ánh xạ tổng và ánh xạ tích
 ĐL1: Nếu f, g: V → W là các ánh xạ tuyến tính 
 có ma trận đối với cặp cơ sở BV và BW lần lượt 
 là A và B thì ma trận của các ánh xạ f+g và λ f 
 đối với cặp cơ sở BV và BW tương ứng là: A+B 
 và λA.
 ĐL2. Nếu f: V → W , g: W → U là các ánh xạ 
 tuyến tính, f có ma trận A đối với cặp cơ sở 
 BV và BW và g có ma trận B đối với cặp cơ sở 
 BW và BU thì ma trận của các ánh xạ gof đối 
 với cặp cơ sở BV và BU là BA.
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính
 
2.4 Ma trận của toán tử tuyến tính theo một 
 cơ sở. 
 2.4.1. Đ/n. Cho toán tử tuyến tính f: V → V 
 trên không gian n chiều V và B là một cơ sở 
 của V. Ma trận của f đối với cặp cơ sở B , B 
 gọi là ma trận của toán tử f đối với cơ sở B. 
NX. Nếu B {v1 , v 2 ,..., vn } và A là ma trận của f 
 đối với cơ sở B thì 
 [f()f()v1 v 2 f()][ vn v 1 v 2  v n ] A
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính

2.4.2 Mệnh đề. Cho f là một toán tử tuyến tính 
 trên không gian véc tơ V. α={v1,v2,,vn} và 
 α’={u1,u2,,un} là 2 cơ sở của V. G/s mtr 
 chuyển cơ sở từ α sang α’ là C, mtr của f đối 
 với cơ sở α và α’ lần lượt là A và B. Khi đó 
 B=C-1AC
C/m:.
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính
 
VD1. Cho toán tử tuyến tính f : 3 3 xđ bởi
 f(x,x,x)1 2 3 (x 1 2 x,x 2 1 x 2 x,x 3 2 2 x) 3
 a) Tìm mtr của f đối với cơ sở chính tắc
 b) Tìm mtr của f đ/v B { 1;0;0 , 1;1;0 , 1;1;1 }
 VD2. Cho toán tử tuyến tính f : 3 3 có ma 
 trận A đối với cơ sở B { 1;1;1 , 1;1;2 , 1;2;3 }
 Tính f(6;9;14) biết 1 0 1 
 A 1 1 2 
 2 2 1 
 §2: Ma trận của ánh xạ tuyến tính

2.4.3 Đ/n. Hai ma trận A và B gọi là đồng dạng, 
 kí hiệu là A~B, nếu tồn tại ma trận khả nghịch 
 C sao cho B=C-1AC.
NX:
 (i) Các ma trận của một toán tử tuyến tính f 
 trên không gian vectơ V theo hai cơ sở của V 
 đồng dạng với nhau.
 (ii) Quan hệ đồng dạng của hai ma trận là 
 quan hệ tương đương. 
 (iii) A và B đồng dạng thì detA = detB 
 Một số đề thi 

Bài 1. Cho toán tử tuyến tính f : P 2 [x] P 2 [x] thỏa 
 mãn: 
 f(xx)1 2 3 5 x 3 x,f( 2 2 x) 2 10 8 x, 2
 f (2 x 3 x2 ) 2 5 x 4 x 2
 Tìm ma trận của f đối với cơ sở chính tắc. 
 (Đề 1_K52)
 Một số đề thi 
 
 Bài 2. Cho toán tử tuyến tính f : P 2 [x] P 5 [x] xác 
 định bởi f(p(x)) x2 p(x) p'(x)
 a) Tìm ma trận của f đối với các cơ sở cơ sở 
B {p1 ,p 2 ,p 3 ,p 4 } và cơ sở chính tắc E của P 5 [x] , trong đó 
 3 2 3 2
 p1 =1+x , p 2 =2+3x +x , p 3 =3x-x , p 4 1 x
 b) Tìm f (7 3 x )
 (Đề 1-8/2010)
 Bài 2’. Tương tự bài 2, với f : P2[x] P 5 [x],
 f(p(x)) x3 p(x) p'(x)
 2 2
 B {p1 ,p 2 ,p 3 } với p1 =1+x , p 2 =1+2x+3x , p 3 =3+5x
 (Đề 2-8/2010)
 Một số đề thi 
 
Bài 3. Cho toán tử tuyến tính f : P 2 [x] P 2 [x] có ma 
 trận theo cơ sở B { 1 x, 1 x, x 2 } là 
 2 2 1 
 A 1 3 m 
 1 2 2 
 Xác định một cơ sở và số chiều của Kerf theo m. 
 (Đề 1_K53)
 Một số đề thi 
 
Bài 4. Cho toán tử tuyến tính f : P 2 [x] P 2 [x] thỏa mãn 
f(a bx cx)2 (a2 b 4 c) (a 2 3 b 7 c)x (a 3 b 7 c)x 2
a) Tìm ma trận A của f đối với cơ sở {1;x;x2}. f 
 có là toàn ánh không?
b) G/s u 1 mx (m 3 )x 2 . Xác định m để u Imf
 Đ/s: m=5/2 (Đề 3_K56)
Bài 4’. Tương tự bài 4, với
f(a bx cx)2 (a2 b 3 c)(a 3 5 b 4 c)x ( 2 a b 9 c)x 2
u 1 mx ( 3 m 7 )x2 (Đề 4_K56)
 Đ/s: m=0
 Một số đề thi 
 
Bài 5. Cho toán tử tuyến tính f : P 2 [x] P 2 [x] thỏa mãn 
 f(2 x) 4 11 x 2 x;f(2 1 xx) 2 4 10 x(a 3 )x; 2
 f (1 x2 ) 2 5 x (a 1 )x 2
 a) Tìm ma trận A của f đối với cơ sở {1;x;x2}.
 b) G/s u 3 8 x bx 2 . Xác định a, b để u Imf
 Đ/s: a 5 hoặc (a,b) (5 ; 3 ) (Đề 1-K55)
Bài 5’. Tương tự bài 5, với
 f(x 1 ) 2 7 x 5 x;f(2 1 xx) 2 10 x(a 5 )x; 2
 f(xx) 2 5 8 x(a 8 )x;u 2 1 2 xbx 2
 Đ/s: a 5 hoặc (a,b) ( 5 ; 1 ) (Đề 2-K55)
 Một số đề thi 
 
Bài 6. Cho toán tử tuyến tính f : 4 4 có ma 
 trận theo cơ sở chính tắc của 4 là 
 1 0 1 0 
 0 1 1 1 
 A 
 1 1 2 1 
 3 1 2 1 
 1/ Xác định số chiều của Im(f). Tìm một cơ sở 
 của Ker(f).
 2/ Cho v1 (2021 ; ; ; ),v 2 ( 3210 ; ; ; ),v 3 ( 1211 ; ; ; )
 Đặt W span(v 1 ,v 2 ,v 3 ) . Xác định số chiều và một 
 cơ sở của W và f(W). (Đề 1_K51)
 Một số đề thi 
 
Bài 7. Cho toán tử tuyến tính f : 4 4 có ma 
 trận theo cơ sở chính tắc của 4 là 
 2 1 1 1 
 1 1 0 1 
 A 
 5 3 2 3 
 3 2 1 2 
 1/ Xác định số chiều của Im(f). Tìm một cơ sở 
 của Ker(f).
 2/ Cho v1 (0101 ; ; ; ),v 2 ( 1111 ; ; ; ),v 3 ( 2010 ; ; ; )
 Đặt W span(v 1 ,v 2 ,v 3 ) . Xác định số chiều và một 
 cơ sở của W và f(W). (Đề 2-K51)

§3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTO RIÊNG 
CỦA MỘT TOÁN TỬ TUYẾN TÍNH
 §3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTO RIÊNG
3.1. Trị riêng và vectơ riêng
3.1.1 Đ/n1. Cho f là một toán tử tuyến tính trên 
kgvt V. Không gian con V’  V được gọi là kg 
con bất biến đối với toán tử f nếu f(V’)  V’
VD1. Với một toán tử tuyến tính bất kì f trên 
kgvt V bao giờ cũng có hai kg con bất biến là V 
và {θ}.
 §3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTO RIÊNG

3.1.2 Đ/n2. Cho f là một toán tử tuyến tính trên 
 kgvt V trên trường K. Phần tử λ∈ K gọi là (giá) 
 trị riêng của f nếu tồn tại vec tơ x ∈ V (x ≠θ) 
 sao cho f(x)= λ x. Khi đó, x gọi là vec tơ riêng
 của f ứng với trị riêng λ.
 2 2
 VD2. f: , f ( x1 , x 2 ) (3 x 1 x 2 , x 1 3 x 2 )
 Khi đó λ =2 là một trị riêng của f vì với x=(1;-1), 
 ta có f(x)=f(1;-1)=(2;-2) =2(1;-1)=2x
 §3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTO RIÊNG
 
Mđ1. Cho f là một toán tử tuyến tính trên kgvt V. 
Khi đó, các mệnh đề sau là tương đương 
(i) λ là trị riêng của f
(ii) (f- λ.IdV) không là đơn ánh trong đó IdV là ánh 
xạ đồng nhất trên V. (c/m: )
ĐL 1. Các vec tơ riêng ứng với các trị riêng khác 
nhau đôi một của một toán tử tuyến tính là độc lập 
tuyến tính. 
 §3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTO RIÊNG
 
Mđ 2. Cho f là một toán tử tuyến tính f trên K-
kgvt V. 
 Khi đó, với mọi λ ∈ K, tập V λ ={v|f(v)= λ v} là 
một kg con bất biến của f và không gian này khác 
{θ} khi và chỉ khi λ là một trị riêng của f . (C/m:..)
NX: Nếu λ là một trị riêng của f thì V λ là tập tất 
cả các vec tơ riêng của f ứng với λ và vectơ không.
Đ/n3. Nếu λ là một trị riêng của f thì Vλ (Vλ(f)) gọi 
là không gian riêng ứng với giá trị riêng λ. 
 §3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTO RIÊNG
 
3.2.Bài toán tìm trị riêng và vectơ riêng của toán 
tử tuyến tính trong không gian hữu hạn chiều. 
3.2.1. Phương trình đặc trưng.
 Cho f là một toán tử tuyến tính trên kgvt n chều V 
và có mtr A đối với cơ sở B={v1, v2,, vn}. Gọi v là 
một vec tơ riêng ứng với trị riêng λ và tọa độ của v 
đối với B là (v)B=(x1, x2,, xn). 
Khi đó, ta có [f(v)]B=A[v]B và f(v)= λ v. 
 §3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTO RIÊNG
 Ta có
 f (v )  v [  v ]BB A [v]
 A[v]BBB [  v ] 0 ( A  E )[v] 0
 Vì [v]B≠0 nên det(A- λ E)=0. 
 Đ/n 1: Cho ma trận A vuông cấp n và λ là một số. 
 Nếu tồn vec tơ cột x ≠0 sao cho (A -λ E)x =0 thì λ
 gọi là trị riêng của A và x gọi là vec tơ riêng của A. 
 Rõ ràng, λ là trị riêng của A det(A- λ E)=0. 
 §3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTO RIÊNG

NX. Nếu λ là trị riêng, v là vec tơ riêng của của f 
khi và chỉ khi λ là trị riêng, [v]B là vec tơ riêng của 
của A và ngược lại. 
Đ/n2. Đa thức det(A- λE) (bậc n đối với biến λ) 
gọi là đa thức đặc trưng của f và cũng gọi là đa 
thức đặc trưng của A.
NX: Nghiệm của đa thức đặc trưng là các trị riêng 
của f và ngược lại.
 §3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTO RIÊNG
 
Định lí. Đa thức đặc trưng của toán tử tuyến tính f 
không phụ thuộc vào cách chọn cơ sở của V. 
(c/m:)
NX. Hai ma trận đồng dạng có cùng đa thức đa thức 
đặc trưng. 
 §3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTƠ RIÊNG

3.2.2 Thuật toán tìm trị riêng và vec tơ riêng của 
toán tử tuyến tính. 
B1: Tìm mtr A của f đ/v một cơ sở nào đó của V. (thông 
thường ta chọn cơ sở chính tắc)
B2. Tìm đa thức đặc trưng của f: det(A-λE) .
B3. Giải pt det(A-λE)=0. Nghiệm của pt λ1, λ2, ,λn là các 
trị riêng của f.
B4. Với mỗi trị riêng λi , giải hệ (A- λiE)x=0. Nghiệm khác 
không của hệ là tọa độ các vec tơ riêng ứng với trị riêng λi.
 §3: TRỊ RIÊNG VÀ VECTO RIÊNG
 
VD1. Tìm trị riêng và vec tơ riêng của toán tử tuyến 
tính f : 2 2 xác định bởi 
 f( x1 , x 2 ) (6 x 1 4 x 2 ; 3 x 1 x 2 )
VD2. Tìm trị riêng và vectơ riêng của toán tử tuyến 
tính f :[][] P 2 x P 2 x xác định bởi 
 2
 f( a0 a 1 x a 2 x ) (5 a 0 6 a 1 2 a 2 ) 
 2
 (a1 8 a 2 ) x ( a 0 2 a 2 ) x

 §4: BÀI TOÁN 
 CHÉO HÓA MA TRẬN
 §4: BÀI TOÁN CHÉO HÓA MA TRẬN
 
4.1 Ma trận chéo hóa được.
4.1.1. Đ/n. Ma trận đồng dạng với ma trận chéo được 
gọi là ma trận chéo hóa được. 
 Với A là một ma trận vuông cho trước, quá trình 
làm chéo hóa A là quá trình tìm ma trận không suy 
biến T sao cho T-1AT là ma trận chéo. Khi đó, mtr T 
gọi là ma trận làm chéo hóa A. 
 §4: BÀI TOÁN CHÉO HÓA MA TRẬN
 
VD. 
 5 2 2 1 1 2 / 5 1 / 5 
 ATT ,, 
 2 8 1 2 1 / 5 2 / 5 
 1 4 0 
 TAT 
 0 9 
A là mtr chéo hóa được và T là mtr làm chéo hóa A
 §4: BÀI TOÁN CHÉO HÓA MA TRẬN

 ?1. Tiêu chuẩn để một ma trận chéo 
 hóa được?
 ?2. Nếu A chéo hóa được, hãy tìm ma 
 trận T làm chéo hóa A.
 ?3. Ma trận T có duy nhất không?
 §4: BÀI TOÁN CHÉO HÓA MA TRẬN
 
4.1.2. Tiêu chuẩn để một ma trận chéo hóa được.
ĐL Điều kiện cần và đủ để một ma trận chéo hóa 
được là ma trận đó có đủ n vec tơ riêng độc lập 
tuyến tính. 
C/m:
Hq Nếu ma trận A có n trị riêng phân biệt thì nó 
chéo hóa được 
 §4: BÀI TOÁN CHÉO HÓA MA TRẬN
 
4.2. Thuật toán chéo hóa ma trận 
Bước 1. Giải pt đặc trưng det(A-λE)=0. Nếu pt có đủ 
n nghiệm và g/s trong tập đó chỉ có k nghiệm phân 
biệt λ1, λ2,, λk thì chuyển sang bước 2.
Bước 2. Giải các hệ pt (A-λiE)X=0 (i=1,2,,k). Nếu 
không tìm đủ n nghiệm độc lập tuyến tính thi A 
không chéo hóa được. Trong trường hợp tìm được đủ 
n nghiệm độc lập tuyến tính u1, u2,, un thì ta thực 
hiện bước 3. 
 §4: BÀI TOÁN CHÉO HÓA MA TRẬN
 
Bước 3. Lập ma trận T có các cột là u1, u2,, un và T 
chính là ma trận làm chéo hóa A. 
Bước 4. Ma trận T-1AT là ma trận chéo có các phần tử 
chéo là các trị riêng tương ứng với các vec tơ riêng 
u1, u2,, un
 §4: BÀI TOÁN CHÉO HÓA MA TRẬN
 
VD. Đưa ma trận A về dạng chéo.
 3 1 1 2 0 0 
 a) A 1 3 1 b ) A 1 1 3 
 1 1 3 1 4 5 
 §4: BÀI TOÁN CHÉO HÓA MA TRẬN

4.3. Bài toán tìm cơ sở để ma trận của một toán tử 
tuyến tính là ma trận chéo. 
 Cho toán tử tuyến tính f:V→V. 
Hãy tìm một cơ sở B của V để ma 
trận của f theo cơ sở đó có dạng 
chéo.
 §4: BÀI TOÁN CHÉO HÓA MA TRẬN
 
Bước 1. Chọn một cơ sở E tùy ý của V (thường là cơ 
sở chính tắc nếu có). Tìm ma trận A của f đối với E.
Bước 2. Chéo hóa ma trận A. Nếu A không chéo hóa 
được thì không tồn tại cơ sở B thỏa mãn điều kiện 
đầu bài. Nếu A chéo hóa được chuyển sang bước 3.
Bước 3. G/s T là ma trận làm chéo hóa A. Xét cơ sở 
B của V sao cho T là ma trận chuyển cơ sở từ E sang 
B. Khi đó, ma trận của f đối với cơ sở B là T-1AT có 
dạng chéo. 
 MỘT SỐ ĐỀ THI

VD1.
 (Câu III-Đề III-K55)
 MỘT SỐ ĐỀ THI

VD2.
 (Câu III-Đề IV-K55)
 MỘT SỐ ĐỀ THI
 
 VD3.
 (Đề I-K53)
VD3’. Tương tự VD3 với 3 1 1 
 2 A 2 2 1 m 2
 B {1 ; 1 x;( 1 x) } 
 2 1 m (Đề II-K53)
 Một số đề thi 
 
VD4. Cho toán tử tuyến tính f : P 2 [x] P 2 [x] thỏa mãn 
 f(xx)1 2 3 5 x 3 x;f( 2 2 x) 2 10 8 x; 2
 f (2 x 3 x2 ) 2 5 x 4 x 2
a) Tìm ma trận A của f đối với cơ sở {1;x;x2}.
b) Tìm cơ sở của P2[x] để với cơ sở đó ma trận 
 của f có dạng chéo. Xác định dạng chéo đó.
 (Đề 1-K52)
VD4’. Tương tự VD4 với
 f(1 2 xx) 2 2 4 x 5 x;f( 2 2 x) 2 4 x;
 2 2
 f (x 3 x ) 5 x 9 x (Đề 2-K52)

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_dai_so_tuyen_tinh_chuong_iv_anh_xa_tuyen_tinh_nguy.pdf