CAPÍTULO 4. ESPAÇOS VETORIAIS 31(a) Sempre(b) Nunca(c) Quando são disjuntos, isto é, quando X ∩ Y = ∅(d) Quando um <strong>de</strong>les é parte do outro, isto é, quando X ⊂ Y ou Y ⊂ X(e) Quando um <strong>de</strong>les é disjunto do subespaço gerado pelo outro(f) Quando o número <strong>de</strong> elementos <strong>de</strong> um <strong>de</strong>les mais o número <strong>de</strong> elementos do outroé igual à dimensão <strong>de</strong> V23. Mostre que os vetores u 1 , . . . , u m são LI se, e somente se são também LI os vetoresu 1 , u 2 − u 1 , u 3 − u 1 , . . . , u m − u 1 .24. Se os coeficientes a 1 , a 2 , . . . , a n não são todos iguais a zero (isto é, pelo menos um <strong>de</strong>les énão nulo), mostre que o hiperplanoH = {(x 1 , . . . , x n ) ∈ R n ; a 1 x 1 + a 2 x 2 + · · · + a n x n = 0}é um subespaço vetorial <strong>de</strong> dimensão n − 1 em R n .25. Seja X = {x 1 , x 2 , . . . , x n } um conjunto <strong>de</strong> n elementos, e consi<strong>de</strong>re o conjunto V <strong>de</strong>todas as funções f : X → R. Definimos, sobre os elementos <strong>de</strong> V , as operações <strong>de</strong> soma emultiplicação por um escalar α ∈ R fazendo (f + g)(x) = f(x) + g(x) e (αf)(x) = αf(x),respectivamente.(a) Mostre que V com as operações acima é um espaço vetorial.(b) Para cada i = 1, . . . n, <strong>de</strong>finimos as funções f i : X → R pondo f i (x i ) = 1 e f i (x j ) = 0,para todo j ≠ i. Mostre que {f 1 , f 2 , . . . , f n } é uma base para V . Conclua então quedim V = n. Você vê alguma semelhança entre V e o espaço vetorial R n ?(c) Escreva a função f : X → R <strong>de</strong>finida por f(x i ) = i como uma combinação lineardas funções f 1 , . . . f n .26. Seja P n o conjunto dos polinômios <strong>de</strong> grau menor do que ou igual a n, mais o polinômionulo (estamos consi<strong>de</strong>rando polinômios com coeficientes reais). Definimos operações <strong>de</strong>soma e multiplicação por escalar sobre polinômios da mesma forma feita no exercícioanterior, isto é, (p + q)(x) = p(x) + q(x) e (αp)(x) = αp(x), on<strong>de</strong> p, q ∈ P e α ∈ R.(a) Mostre que P n com as operações acima é um espaço vetorial.(b) Quem é o elemento neutro da soma?(c) Exiba uma base para P n , e encontre dim P n . Você vê alguma semelhança entre P n oespaço vetorial R n+1 ?(d) Escreva o polinômio p(x) = 2x 6 − 4x 5 + x 3 − 7x + 2 na base que você encontrou.27. Seja M(n, n) o conjunto das matrizes n × n com coeficientes reais. Com as operaçõesusuais <strong>de</strong> soma e multiplicação por escalar sobre matrizes, M(n, n) é um espaço vetorial.(a) Mostre que {[ 1 00 0] [ 0 1,0 0] [ 0 0,1 0] [ 0 0,0 1é uma base <strong>de</strong> M(2, 2), o espaço das matrizes quadradas <strong>de</strong> or<strong>de</strong>m 2.(b) Generalize o item anterior e exiba uma base <strong>de</strong> M(n, n). Com isto, encontre dim M(n, n).]}
CAPÍTULO 4. ESPAÇOS VETORIAIS 32(c) Mostre que o conjunto T n das matrizes triangulares superiores <strong>de</strong> or<strong>de</strong>m n é umsubespaço <strong>de</strong> M(n, n). Tendo em vista o item anterior, exiba uma base <strong>de</strong> T n eencontre dim T n .(d) O conjunto S n das matrizes simétricas <strong>de</strong> or<strong>de</strong>m n munido das operações usuais éum subespaço <strong>de</strong> M(n, n). Exiba uma base <strong>de</strong> S n e encontre dim S n .(e) Se F n é o subespaço das matrizes triangulares inferiores <strong>de</strong> or<strong>de</strong>m n, mostre queM(n, n) = T n + F n , e que NÃO se tem M(n, n) = T n ⊕ F n .28. Mostre que os elementos são linearmente in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ntes.[ ] [ ] [ ]1 1 1 01 1(a) A = , B = e C =0 0 0 11 1(b) p(x) = x 3 − 5x 2 + 1, q(x) = 2x 4 + 5x − 6 e r(x) = x 2 − 5x + 229. Seja V um espaço vetorial e u, v, w ∈ V . Mostre que [u, v] ⊂ [u, v, w]. Quando se tem[u, v] = [u, v, w]? Quando se tem [u, v] [u, v, w]?