136 - <strong>Exercicis</strong> i <strong>problemes</strong>. § 18.d’on:M(B → B e ) =⎛⎝ 1 −1 01 0 −10 1 1⎞⎠−1= 1 2⎛⎝ −1 1 11 1 11 −1 1⎞⎠v 1 = 1 2 (1, −1, 1) B e= 1 2 (e 1 − e 2 + e 3 ) = 1 2 e 1 − 1 2 e 2 + 1 2 e 3v 2 = 1 2 (1, 1, −1) B e= 1 2 (e 1 + e 2 − e 3 ) = 1 2 e 1 + 1 2 e 2 − 1 2 e 3v 3 = 1 2 (1, 1, 1) B e= 1 2 (e 1 + e 2 + e 3 ) = 1 2 e 1 + 1 2 e 2 + 1 2 e 3- Conclusions. Aquest problema ens ha mostrat un fet molt important: l’espai dual, per moltcomplicat que pugui semblar a primer cop d’ull, no deixa de ser un espai vectorial sobre un cos,i, per tant, podem prendre’l com un espai vectorial per si sol i pensar els seus elements com“vectors” enlloc de formes. Per tant, en el moment de calcular-ne bases, la dimensió o verificarsi un conjunt d’elements és una base, entre moltes altres coses, podem aplicar tot el que sabemsobre els espais vectorials “normals”.
§ 19. Solucions i resolucions comentades - 137- 19.Sigui f : R 2 → R 4 l’aplicació lineal definida per f(x, y) = (3x−y, 5x−2y, −4x+2y, −7x+3y).Siguin v 1 , v 2 ∈ R 2 els vectors v 1 = (1, 2) i v 2 = (1, 1). Siguin w 1 , w 2 , w 3 , w 4 ∈ R 4 els vectorsw 1 = (1, 1, −1, −1), w 2 = (1, 1, −1, −2), w 3 = (0, −1, 1, 1) i w 4 = (−1, 1, 0, 0).(a) Demostreu que B v = {v 1 , v 2 } és una base de R 2 i que B w = {w 1 , w 2 , w 3 , w 4 } és unabase de R 4 . Calculeu la base dual B ∗ v de la base B v i comproveu que la base dual dela base B w és B ∗ w = {ψ 1 , ψ 2 , ψ 3 , ψ 4 } on ψ 1 (x, y, z, t) = x + y + t, ψ 2 (x, y, z, t) = z − t,ψ 3 (x, y, z, t) = x + y + 2z, ψ 4 (x, y, z, t) = y + z.(b) Determineu la matriu M(f; B v , B w ) associada a l’aplicació lineal f en les bases B v deR 2 i B w de R 4 , i determineu la matriu M(f ∗ ; B ∗ w, B ∗ v) associada a l’aplicació dual f ∗ enles bases B ∗ w de (R 4 ) ∗ i B ∗ v de (R 2 ) ∗ .Solució(a) —. La base dual és Bv ∗ = {ρ 1 , ρ 2 } on ρ 1 (x, y) = −x + y, ρ 2 (x, y) = 2x − y. —⎛ ⎞1 1( )(b) M(f; B v , B w ) = ⎜ 1 2⎟1 1 2 1⎝ 2 1 ⎠ . M(f ∗ ; Bw, ∗ Bv) ∗ =.1 2 1 11 1Resolució (a)- Vegem en primer lloc que B v és una base de R 2 i que B w és una base de R 4 .- Procedirem com sempre: escriurem els “vectors” en columna i comprovarem si la matriu que enresulta té rang màxim.- Per al conjunt B v la matriu dels vectors en columna que obtenim és:( ) 1 12 1la qual podem esglaonar, o simplement calcular-ne el determinant que és 1 · 1 − 2 · 1 = −1 ≠ 0.Com que té determinant no nul, aquesta matriu té rang màxim i, per tant, el conjunt B v és unabase de R 2 .- Per al conjunt B w , la matriu dels vectors en columna és:⎛⎞1 1 0 −1⎜ 1 1 −1 1⎟⎝ −1 −1 1 0 ⎠−1 −2 1 0