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A First Course in Linear Algebra, 2017a

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4.11.3 Gram-Schmidt Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237<br />

4.11.4 Orthogonal Projections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240<br />

4.11.5 Least Squares Approximation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247<br />

4.12 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257<br />

4.12.1 Vectors and Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257<br />

4.12.2 Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260<br />

5 L<strong>in</strong>ear Transformations 265<br />

5.1 L<strong>in</strong>ear Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265<br />

5.2 The Matrix of a L<strong>in</strong>ear Transformation I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268<br />

5.3 Properties of L<strong>in</strong>ear Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276<br />

5.4 Special L<strong>in</strong>ear Transformations <strong>in</strong> R 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281<br />

5.5 One to One and Onto Transformations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287<br />

5.6 Isomorphisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293<br />

5.7 The Kernel And Image Of A L<strong>in</strong>ear Map . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305<br />

5.8 The Matrix of a L<strong>in</strong>ear Transformation II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310<br />

5.9 The General Solution of a L<strong>in</strong>ear System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316<br />

6 Complex Numbers 323<br />

6.1 Complex Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323<br />

6.2 Polar Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330<br />

6.3 Roots of Complex Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333<br />

6.4 The Quadratic Formula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337<br />

7 Spectral Theory 341<br />

7.1 Eigenvalues and Eigenvectors of a Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341<br />

7.1.1 Def<strong>in</strong>ition of Eigenvectors and Eigenvalues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341<br />

7.1.2 F<strong>in</strong>d<strong>in</strong>g Eigenvectors and Eigenvalues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344<br />

7.1.3 Eigenvalues and Eigenvectors for Special Types of Matrices . . . . . . . . . . . . 350<br />

7.2 Diagonalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355<br />

7.2.1 Similarity and Diagonalization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356<br />

7.2.2 Diagonaliz<strong>in</strong>g a Matrix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358<br />

7.2.3 Complex Eigenvalues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363<br />

7.3 Applications of Spectral Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366<br />

7.3.1 Rais<strong>in</strong>g a Matrix to a High Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367<br />

7.3.2 Rais<strong>in</strong>g a Symmetric Matrix to a High Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369<br />

7.3.3 Markov Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372<br />

7.3.4 Dynamical Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

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