23.04.2014 Views

Sadrzaj 1 Linearne jednacine - Alas

Sadrzaj 1 Linearne jednacine - Alas

Sadrzaj 1 Linearne jednacine - Alas

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Sadržaj<br />

1 <strong>Linearne</strong> jednačine 1<br />

2 Matematička indukcija 3<br />

3 Polinomi 3<br />

4 Grupe 4<br />

5 Simetrična grupa 6<br />

6 Matrice 7<br />

7 Determinante 11<br />

8 Vektorski prostori 14<br />

9 Skalarni prizvod 25<br />

1 <strong>Linearne</strong> jednačine<br />

1. 1 Rješiti sistem linearnih jednačina:<br />

R: (x, y) = (2, 3)<br />

2. Rješiti sistem linearnih jednačina:<br />

R: (x, y, z) = (1, −1, −1)<br />

3. Rješiti sistem linearnih jednačina:<br />

R: (x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) = (1, 1, −1, −1)<br />

1 1. sedmica<br />

x + 3y = 11<br />

7x − 11y = −19<br />

−x + 3y − 2z = −2<br />

−3x + 5y − 4z = −4<br />

y − z = 0<br />

2x 1 + 2x 2 − x 3 + x 4 = 4<br />

4x 1 + 3x 2 − x 3 + 2x 4 = 6<br />

8x 1 + 5x 2 − 3x 3 + 4x 4 = 12<br />

3x 1 + 3x 2 − 2x 3 + 2x 4 = 6<br />

1


4. Rješiti sistem linearnih jednačina:<br />

R: Nema rješenja.<br />

5. Rješiti sistem linearnih jednačina:<br />

R:<br />

6. Rješiti sistem linearnih jednačina:<br />

R:<br />

(x, y, z, t) = ( −a + b + c + d<br />

4<br />

7. Rješiti sistem linearnih jednačina:<br />

R: (x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 ) = (5, 4, 3, 2, 1)<br />

8. Rješiti sistem linearnih jednačina:<br />

R: (x, y, z) = (−α − 2, 2α + 4, α)<br />

9. Rješiti sistem linearnih jednačina:<br />

2x − y + 3z = 9<br />

3x − 5y + z = −4<br />

4x − 7y + z = 5<br />

2x + y + 4z + 8t = −1<br />

x + 3y − 6z + 2t = 3<br />

3x − 2y + 2z − 2t = 8<br />

2x − y + 2z = 4<br />

(x, y, z, t) = (2, −3, −3<br />

2 , 1 2 )<br />

−x + y + z + t = a<br />

x − y + z + t = b<br />

x + y − z + t = c<br />

x + y + z − t = d<br />

, a − b + c + d<br />

4<br />

, a + b − c + d<br />

4<br />

x 1 + x 2 + x 3 + x 4 + x 5 = 15<br />

x 1 + 2x 2 + 3x 3 + 4x 4 + 5x 5 = 35<br />

x 1 + 3x 2 + 6x 3 + 10x 4 + 15x 5 = 70<br />

x 1 + 4x 2 + 10x 3 + 20x 4 + 35x 5 = 126<br />

x 1 + 5x 2 + 15x 3 + 35x 4 + 70x 5 = 210<br />

2x + 4y − 6z = 12<br />

6x + 13y − 20z = 40<br />

2x 1 + 7x 2 + 3x 3 + x 4 = 6<br />

3x 1 + 5x 2 + 2x 3 + 2x 4 = 4<br />

9x 1 + 4x 2 + x 3 + 7x 4 = 2<br />

R: (x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) = (8 − 9α − 4β, α, β, 16 + 11α + 5β)<br />

2<br />

, a + b + c − d )<br />

4


10. Rješiti sistem linearnih jednačina:<br />

3x 1 − 2x 2 + 5x 3 + 4x 4 = 2<br />

6x 1 − 4x 2 + 4x 3 + 3x 4 = 3<br />

9x 1 − 6x 2 + 3x 3 + 2x 4 = 4<br />

R:<br />

(x 1 , x 2 , x 3 , x 4 ) = ( 1 − 6α<br />

5<br />

, β, α, 6 − α + 10β )<br />

15<br />

2 Matematička indukcija<br />

11. Dokazati:<br />

12. Dokazati:<br />

1 · 1! + 2 · 2! + · · · + n · n! = (n + 1)! − 1<br />

19|7 · 5 2n + 12 · 6 n<br />

13. Dokazati matematičkom indukcijom:<br />

14. Dokazati:<br />

4 n<br />

n + 1 < (2n)!<br />

(n!) , n > 1<br />

2<br />

(1 + a 1 )(1 + a 2 ) · · · (1 + a n ) ≥ 1 + a 1 + · · · + a n , −1 < a i ≤ 0, 1 ≤ i ≤ n<br />

15. Dokazati:<br />

x 1 · x 2 · · · x n = 1 i x i ≥ 0 ⇒ x 1 + x 2 + · · · + x n ≥ n<br />

16. Dokazati matematičkom indukcijom:<br />

(a + b) n =<br />

n∑<br />

k=0<br />

( n<br />

k)<br />

a n−k b k<br />

3 Polinomi<br />

17. 2 Izračunati:<br />

a) (X 2 − 3X + 4) · (X 3 + 2X 2 + 3X + 7) =?<br />

b) (X 4 + 3X 3 + 4X 2 + 5X + 6) · (X 2 − 1) =?<br />

c) ρ(X 7 + X 6 , X − 2) =?<br />

d) ρ(X n , X − 3) =?<br />

e) ρ(X n , X 2 − 8X + 15) =?<br />

f) ρ(X n , X 2 − 4X + 4 =?<br />

2 2. sedmica<br />

3


18. Ako je p = (X +1)(X 2 +1)(X 4 +1) · · · (X 2n +1) polinom iz R[X] prvo odrediti koeficijente<br />

polinoma (X − 1)p, a zatim i samoga polinoma p.<br />

19. Uporedjujući odgovarajuće koeficijente polinoma na levoj i desnoj strani relacije (X +<br />

1) m (X + 1) n = (X + 1) m+n dokazati da za svako k važi:<br />

k∑<br />

( m<br />

r<br />

r=0<br />

)( ) n<br />

=<br />

k − r<br />

( ) m + n<br />

20. Ako je q = X 4 − 2X 3 − X 2 + 2X + 3 polinom iz R[X], ispitait da li postoji α ∈ R i polinom<br />

p tako da važi p(X 2 + αX) = q.<br />

21. Ako je p θ = (cos θ + X sin θ) n iz C[X] i α = √ 3+i<br />

2<br />

, odrediti realne brojeve θ za koje je<br />

p θ (i) = α.<br />

22. Neka je n prirodan broj , dokazati da postoji tačno jedan polinom p ∈ C[X] za koji je<br />

p − p ′ = X n i odrediti njegove koeficijente.<br />

p = α 0 + α 1 X + · · · α n X n<br />

p ′ = α 1 + 2α 2 X + · · · + nα n X n−1<br />

′ : C[X] → C[X]<br />

(p + q) ′ = p ′ + q ′ , (αp) ′ = αp ′ , (p · q) ′ = p ′ · q + p · q ′<br />

23. Neka su α, β ∈ C. Dokazati da za q = (X − α)(X − β) i svaki polinom p ∈ C[X] važi<br />

ρ(p, q) = aX + b gde je:<br />

k<br />

a =<br />

p(α) − p(β)<br />

, b =<br />

α − β<br />

αp(β) − βp(α)<br />

, α ≠ β<br />

α − β<br />

a = p ′ (α), b = p(α) − αp ′ (α), α = β<br />

24. Odrediti ostatak pri euklidskom djeljenju polinoma p θ = (cos θ + X sin θ) n polinomom<br />

q = X 2 + 1 u prstenu C[X], a samim time i u R[X].<br />

25. Dokazati da polinom p k = X k − 1 deli polinom p n = X n − 1 u prstenu C[X], ako i samo<br />

ako k|n.<br />

26. Dokazati da je (1 − α 1 )(1 − α 2 ) · · · (1 − α n ) = n + 1, gde je α l = cos( 2πl<br />

2πl<br />

) + i sin( ).<br />

n+1 n+1<br />

4 Grupe<br />

a) G × G → G, (g, h) ↦→ g · h<br />

b) (f · g) · h = f · (g · h), ∀f, g, h ∈ G<br />

c) ∃e ∈ G e · g = g · e = g, ∀g ∈ G<br />

d) ∀g ∈ G, ∃g −1 ∈ G g · g −1 = g −1 · g = e<br />

4


Primeri: (Z, +), (R, +), (C, +), (Q \ {0}, ·), (R \ {0}, ·), (C \ {0}, ·)<br />

27. Neka je X = {f a,b (x) = ax + b | a ≠ 0, a, b ∈ R(C)} tada je (X, ◦) grupa.<br />

28. Neka je X = [0, 1). Operacija ⋆ je zadna sa a ⋆ b = {a + b} = a + b − [a + b], [x]-prvi ceo<br />

broj manji ili jednak x. Dokazati da je (X, ⋆) grupa.<br />

29. Neka je u ravni zadana tačka O. Dokazati da skup rotacija oko tačke O čini grupu.<br />

30. Pokazati da je skup svih bijekcija skupa A u samoga sebe grupa u odnosu na slaganje<br />

preslikavanja. Da li je ta grupa komutativna?<br />

31. 3 Podgrupe Neka je (G, ·) grupa, potskup H ⊆ G je podgrupa ako i samo ako ∀x, y ∈<br />

H, x · y ∈ H i x −1 ∈ H. Oznaka H < G.<br />

Primeri:<br />

(Z, +) < (Q, +) < (R, +) < (C, +)<br />

(Q \ {0}, ·) < (R \ {0}, ·) < (C \ {0}, ·)<br />

32. Neka je C n = {R k<br />

n 2π | k ∈ {0, 1, . . . , n − 1}}. Dokazati da je C n podgrupa drupe rotacija<br />

oko tačeke O.<br />

33. Dokazati da je skup translacija podgrupa grupe izometrija ravni. Da li je skup centralnih<br />

simetrija podgrupa grupe izometrija ravni? Da li je skup refleksija podgrupa grupe<br />

izometrija?<br />

34. Dokazati da je S = {z ∈ C | |z| = 1} < (C \ {0}, ·)<br />

35. Neka je (G, ·) Abelova grupa i H < G, S(H) = {x ∈ G | x 2 ∈ H}. Dokazati S(H) < G.<br />

36. Neka je (G, ·) proizvoljna grupa i Z(G) = {g ∈ G | ga = ag, ∀a ∈ G}. Dokazati Z(G) < G.<br />

37. Neka je (G, ·) grupa i H < G, tada je aHa −1 < G. aHa −1 = {aha −1 | h ∈ H}<br />

38. Homomorfizam grupa:<br />

Neka su (G, ·) i (H, ◦) dve grupe f : G → H je homomorfizam ako važi:<br />

f(a · b) = f(a) ◦ f(b),<br />

∀a, b ∈ G<br />

epimorfizam ⇔ f je NA<br />

monomorfizam ⇔ f je 1-1<br />

izomorfizam ⇔ f je 1-1 i NA<br />

39. Dokazati da ako je f : G → H homomorfizam grupa onda:<br />

a) f(e G ) = e H<br />

b) f(x −1 ) = f(x) −1 , ∀x ∈ G<br />

c) K < H ⇒ f −1 (K) < G<br />

d) L < G ⇒ f(L) < H<br />

3 3. sedmica<br />

5


e) Kerf = {x ∈ G | f(x) = e H } < G, Imf = {f(x) | x ∈ G} < H<br />

f) f je monomorfizam ⇔ Kerf = {e G }<br />

40. Neka je f(x) = e x i g(x) = ln x, dokazti da su f i g uzajamno inverzni homomorfizmi tj.<br />

izomorfizmi grupa (R, +), (R + , ·)<br />

41. Dokazati da je sa f(z) = e z zadan homeomorfizam (C, +) u (C\{0}, ·) i odrediti mu jezgro<br />

i sliku.<br />

5 Simetrična grupa<br />

42. 4 Neka je S n simetrična grupa reda n. Tada za svakaki niz i 1 , i 2 , . . . , i r različitih brojeva<br />

iz skupa {1, 2, . . . , n} imamo permutaciju (i 1 , i 2 , . . . , i r ) koja i 1 prevodi u i 2 , i 2 u i 3 , . . .,<br />

i r−1 u i r , a i r u i 1 , dok ostale elemente skupa {1, 2, . . . , n} ostavlja na miru. Takva<br />

permutacija zove se r-člani ciklus. Jasno je da za svako k, 1 ≤ k < r vrijedi (i 1 , i 2 , . . . , i r ) =<br />

(i k+1 , . . . , i r , i 1 , . . . , i k ). Dokazati:<br />

a) Svaka dva ciklusa bez zajedničkih elemenata medjusobno komutiraju;<br />

b) Ako je π ∈ S n tada za svako i ∈ {1, 2, . . . , n} postoji najmanji prirodan broj r za<br />

koji vrijedi π r (i) = i. U tom slučaju elementi i, π(i), π 2 (i), . . . , π r−1 (i) su medjusobno<br />

različiti.<br />

c) Ako je r odnosno s najmanji prirodan broj za koji je π r (i) = i, odnosno π s (j) = j,<br />

tada prema b) imamo cikluse (i, π(i), π 2 (i), . . . , π r−1 (i)) i (j, π(j), π 2 (j), . . . , π s−1 (j)).<br />

Ovakva dva ciklusa ili su jednaka ili nemaju zajedničkih elemenata. To su ciklusi<br />

permutacije π.<br />

d) Svaka permutacija π ∈ S n je proizvod svih svojih ciklusa (bez zajedničkih elemenata).<br />

Ako je neka permutacija π ∈ S n proizvod ciklusa bez zajedničkih elemenata, onda su ti<br />

ciklusi do poretka odredjeni permutacijom π.<br />

43. Neka je S n simetrična grupa reda n > 1. Tada za svaki ciklus (i 1 , i 2 , . . . , i r ), r > 1 vrijedi<br />

(i 1 , i 2 , . . . , i r ) = (i 1 , i 2 )◦(i 2 , i 3 )◦· · ·◦(i r−1 , i r ), pa se svaka permutacija π ∈ S n može prikazati<br />

u obliku (za π = id praznog) proizvoda transpozicija, tj. dvočlanih ciklusa. Dokazati:<br />

a) Svaka permutacija iz S n može se prikazati u obliku proizvoda transpozicija oblika<br />

(i, j)(j = 1, 2, . . . , n; j ≠ i), pri čemu je i bilo kojiod brojeva 1, 2, . . . , n, recimo i = 1.<br />

b) Prikaz permutacije π ∈ S n u obliku transpoziicija nije jedinstven, ali je za datu permutaciju<br />

broj faktora u svakom takvom prikazu iste parnosti,tj ili je za sve prikaze<br />

paran ili je za sve prikaze neparan.<br />

c) Neka je N(π) broj transpozicija u jednom takvom prikazu. Tada je sa sgn(π) =<br />

(−1) N(π) zadan epimorfizam grupe (S n , ◦) na grupu ({−1, 1}, ·).<br />

44. Dokazati da je grupa izometrija tetraedra izomorfna grupi S 4 , simetrična grupa reda 4.<br />

4 4. sedmica<br />

6


6 Matrice<br />

45. Neka su data linearna preslikavanja ravni R 2 u samu sebe:<br />

P :<br />

u = 2x + 3y<br />

v = 5x + 7y<br />

Q :<br />

u = ax + by<br />

v = cx + dy<br />

R :<br />

u = ex + fy<br />

v = gx + hy<br />

Izaračunati P 2 , P ◦ Q, Q ◦ P, Q ◦ R, P −1 , P −1 ◦ P, Q −1 .<br />

Ako je:<br />

[ ] [ ] [ ]<br />

u a b x<br />

=<br />

v c d y<br />

matrični zapis preslikavanja, zapisati prethodno izračunata preslikavanja u tom zapisu.<br />

Ako je:<br />

[ ] [ ]<br />

1 0<br />

e 1 = i e<br />

0 2 =<br />

1<br />

izračunati P (e 1 ), P (e 2 ), Q(e 1 ), Q(e 2 ), (P ◦ Q)(e 1 ), (P ◦ Q)(e 2 ).<br />

46. 5 Neka su data linearna preslikavanja prostora R 3 u samog sebe:<br />

A :<br />

y 1 = 2x 1 + 3x 2 − 2x 3<br />

y 2 = x 1 − 6x 2 + 3x 3<br />

y 3 = 4x 1 − 7x 2 + 2x 3<br />

B :<br />

y 1 = b 11 x 1 + b 12 x 2 + b 13 x 3<br />

y 2 = b 21 x 1 + b 22 x 2 + b 23 x 3 C :<br />

y 3 = b 31 x 1 + b 32 x 2 + b 33 x 3<br />

Izračunati: A 2 , A ◦ B, B ◦ A, B ◦ C.<br />

Ako je:<br />

⎡ ⎤ ⎡<br />

⎤ ⎡<br />

y 1 b 11 b 12 b 13<br />

⎣ y 2<br />

⎦ = ⎣ b 21 b 22 b 23<br />

⎦ ⎣<br />

y 3 b 31 b 32 b 33<br />

matrični zapis preslikavanja B.<br />

zapisu.<br />

Ako je:<br />

⎡ ⎤<br />

1<br />

e 1 = ⎣ 0 ⎦ , e 2 =<br />

0<br />

y 1 = c 11 x 1 + c 12 x 2 + c 13 x 3<br />

y 2 = c 21 x 1 + c 22 x 2 + c 23 x 3<br />

y 3 = c 31 x 1 + c 32 x 2 + c 33 x 3<br />

⎤<br />

x 1<br />

x 2<br />

⎦<br />

x 3<br />

Zapisati i ostala izračunata preslikavanja u matričnom<br />

⎡<br />

⎣<br />

0<br />

1<br />

0<br />

⎤<br />

⎡<br />

⎦ , e 3 = ⎣<br />

izračunati A(e 1 ), A(e 2 ), A(e 3 ), B(e 1 ), B(e 2 ), B(e 3 ), (A◦B)(e 1 ), (A◦B)(e 2 ), (A◦B)(e 3 ).<br />

47. Neka su data preslikavanja:<br />

0<br />

0<br />

1<br />

⎤<br />

⎦<br />

5 5. sedmica<br />

A :<br />

y 1 = 3x 1 + 2x 2 − 5x 3<br />

y 2 = 2x 1 + x 2 − 4x 3<br />

B :<br />

y 1 = x 1 + 2x 2 − 2x 3<br />

y 2 = 6x 1 + x 2 + 4x 3<br />

y 3 = 3x 1 + 3x 2 − x 3<br />

7


C :<br />

y 1 = c 11 x 1 + c 12 x 2 + c 13 x 3<br />

y 2 = c 21 x 1 + c 22 x 2 + c 23 x 3<br />

D :<br />

y 1 = d 11 x 1 + d 12 x 2 + d 13 x 3<br />

y 2 = d 21 x 1 + d 22 x 2 + d 23 x 3<br />

y 3 = d 31 x 1 + d 32 x 2 + d 33 x 3<br />

Izračunati A ◦ B, C ◦ D. To sve zapisati u matričnom zapisu, takodje izračunati (A ◦<br />

B)(e 1 ), (A ◦ B)(e 2 ), (A ◦ B)(e 3 ), (C ◦ D)(e 1 ), (C ◦ D)(e 2 ), (C ◦ D)(e 3 ).<br />

48. Izračunati proizvode matrica:<br />

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]<br />

3 −2 3 4 2 −3 9 −6 a b e f<br />

·<br />

·<br />

·<br />

5 −4 2 5 4 −6 6 −4 c d g h<br />

⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤<br />

1 −3 2 2 5 6 5 8 −4 3 2 5<br />

⎣ 3 −4 1 ⎦ · ⎣ 1 2 5 ⎦ ⎣ 6 9 −5 ⎦ · ⎣ 4 −1 3 ⎦<br />

2 −5 3 1 3 2 4 7 −3 9 6 5<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

2 −1 3 −4<br />

3 −2 4 −3<br />

5 −3 −2 1<br />

3 −3 −1 2<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ ·<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

7 8 6 9<br />

5 7 4 5<br />

3 4 5 6<br />

2 1 1 2<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

5 7 −3 −4<br />

7 6 −4 −5<br />

6 4 −3 −2<br />

8 5 −6 −1<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ ·<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

1 2 3 4<br />

2 3 4 5<br />

1 3 5 7<br />

2 4 6 8<br />

49. 6 Svesti matricu A na kanonski oblik A 0 i odrediti matrice P, Q za koje važi P AQ = A 0 .<br />

[ ] 2 0 −3<br />

A =<br />

1 1 1<br />

Napomena: Matrice P, Q nisu jedinstvene.<br />

50. Naći matrice inverzne sledećim matricama:<br />

⎡<br />

⎤ ⎡<br />

2 5 7 3 −4 5<br />

⎣ 6 3 4 ⎦ , ⎣ 2 −3 1<br />

5 −2 −3 3 −5 −1<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

1 1 1 1<br />

1 1 −1 −1<br />

1 −1 1 −1<br />

1 −1 −1 1<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ ,<br />

51. Naći inverze slidećih matrica reda n:<br />

⎡<br />

⎤ ⎡<br />

1 1 1 · · · 1<br />

1 1 0 · · · 0<br />

0 1 1 · · · 1<br />

⎢ 0 0 1 · · · 1<br />

⎥<br />

⎣ · · · · · · · · · · · · · · · ⎦ ,<br />

0 1 1 · · · 0<br />

⎢ 0 0 1 · · · 0<br />

⎣ · · · · · · · · · · · · · · ·<br />

0 0 0 · · · 1<br />

0 0 0 · · · 1<br />

6 6. sedmica<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

1 0 0 · · · 0<br />

a 1 0 · · · 0<br />

0 a 1 · · · 0<br />

· · · · · · · · · · · · · · ·<br />

0 0 0 · · · 1<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ ,<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎦ ,<br />

⎡<br />

⎣<br />

1 2 3 4<br />

2 3 1 2<br />

1 1 1 −1<br />

1 0 −2 −6<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ ,<br />

2 7 3<br />

3 9 4<br />

1 5 3<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

⎤<br />

⎦<br />

1 2 3 · · · n<br />

0 1 2 · · · n − 1<br />

0 0 1 · · · n − 2<br />

· · · · · · · · · · · · · · ·<br />

0 0 0 · · · 1<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

1 a a 2 · · · a n−1<br />

0 1 a · · · a n−2<br />

0 0 1 · · · a n−3<br />

· · · · · · · · · · · · · · ·<br />

0 0 0 · · · 1<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

8


⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

2 −1 0 · · · 0<br />

−1 2 −1 · · · 0<br />

0 −1 2 · · · 0<br />

· · · · · · · · · · · · · · ·<br />

0 0 0 · · · 2<br />

1 + a 1 1 · · · 1<br />

1 1 + a 1 · · · 1<br />

1 1 1 + a · · · 1<br />

· · · · · · · · · · · · · · ·<br />

1 1 1 · · · 1 + a<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ ,<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ ,<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

0 1 1 · · · 1<br />

1 0 1 · · · 1<br />

1 1 0 · · · 1<br />

· · · · · · · · · · · · · · ·<br />

1 1 1 · · · 0<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

⎤<br />

1 1 1 · · · 1<br />

1 ω ω 2 · · · ω n−1<br />

1 ω 2 ω 4 · · · ω 2(n−1)<br />

⎥<br />

· · · · · · · · · · · · · · · ⎦<br />

1 ω n−1 ω 2(n−1) · · · ω (n−1)2<br />

Gde je ω = cos 2π + i sin 2π n n<br />

52. Kako se manja proizvod AB matrica A i B ako se:<br />

a) permutuje i-ta i j-ta vrsta matrice A?<br />

b) i-toj vrsti matrice A doda j-ta vrsta pomnožena sa λ?<br />

c) permutuje i-ta i j-ta kololona matrice B?<br />

d) i-toj koloni matrice B doda j-ta kolona pomnožena sa λ?<br />

53. Dokazati da je tr(AB) = tr(BA), pa pomoću toga tr(B) = tr(ABA −1 ).<br />

54. Dokazati da ako je AB = BA, tada:<br />

(A + B) n =<br />

n∑<br />

k=0<br />

( n<br />

k)<br />

A n−k B k<br />

55. Dokazati da se svaka kvadratna matrica A može na jedinstven način napisati u obliku<br />

A = B + C, gde je B simetrična, a C antisimetrična matrica.<br />

56. 7 Izračunati A n za sledeće matriceA:<br />

[ ] [ ]<br />

7 0 λ1 0<br />

,<br />

,<br />

0 11 0 λ 2<br />

[ λ 1<br />

0 λ<br />

]<br />

,<br />

[ cos θ − sin θ<br />

sin θ cos θ<br />

]<br />

57. Izračunati A n koristeći relaciju:<br />

[ ] 17 −6<br />

A =<br />

=<br />

35 −12<br />

[ 2 3<br />

5 7<br />

]<br />

·<br />

[ 2 0<br />

0 3<br />

]<br />

·<br />

[ −7 3<br />

5 −2<br />

58. Dokazati da matrica A zadovoljava jednačinu: det(A − λE) = λ 2 − (a + d)λ + ad − bc = 0<br />

[ ] a b<br />

A =<br />

c d<br />

7 7. sedmica<br />

]<br />

9


59. Izračunati A n za sledeće matrice A:<br />

[ ] [<br />

1 2 6a − 15 −10a + 30<br />

,<br />

−4 7 3a − 9 −5a + 18<br />

]<br />

,<br />

[ 3a − 2b 2b − 2a<br />

3a − 3b 3b − 2a<br />

]<br />

,<br />

[ a + 2 −1<br />

4 a − 2<br />

]<br />

60. Odrediti a n ako je:<br />

a) a n+2 = a n+1 + a n i a 0 = 1, a 1 = 1<br />

b) a n+2 = 2a n+1 − a n i a 0 = p, a 1 = q<br />

c) 6a n+2 = 5a n+1 − a n i a 0 = p, a 1 = q<br />

61. Znajući da polinom det(A − λE) anulira matricu A, izračunati A n za sledeće matrice:<br />

⎡<br />

4 3<br />

⎤<br />

−3<br />

⎡<br />

1 1<br />

⎤<br />

1<br />

⎣ 2 3 −2 ⎦ , ⎣ 0 2 1 ⎦<br />

4 4 −3 1 3 2<br />

62. Neka su a, b ∈ K proizvoljni i neka je:<br />

⎡<br />

a b<br />

⎤<br />

b<br />

⎡<br />

A = ⎣ b a b ⎦ , F = ⎣<br />

a a b<br />

1 1 1<br />

1 1 1<br />

1 1 1<br />

Prvo dokazati da su matrice A i F 2 linearna kombinacija matrica E i F , a zatim odrediti<br />

matricu A n .<br />

63. 8 Dokazati da matrica komutira sa fiksiranom dijagonalnom matricom D reda n koja ima<br />

medjusobno različite vrednosti na dijagonali ako i samo ako je i sama dijagonalna.<br />

64. Ako za matricu A i bar jedan prirodan broj n važi A n = 0 (A je nilpotentna matrica)<br />

dokazati da je matrica E − A inverzibilna i odrediti njen inverz.<br />

65. Dokazati da je za svaku matricu B matrica A = B · B T simetrična.<br />

66. Dokazati da je proizvod dve simetrične matrice simetrična matrica ako i samo ako te<br />

matrice komutiraju.<br />

67. Dokazati da je proizavod dve antisimetrične matrice A, B antisimetrična matrica ako i<br />

samo ako AB = −BA.<br />

68. Dokazati da matrična jednačina AX−XA = E nema rešenje ni za jednu kvadratnu matricu<br />

A ∈ M n (R).<br />

69. Naći sve kvadratne matrice reda dva čiji je kvadrat nula-matrica.<br />

70. Dokazati da je X = {e tA |t ∈ R} i A proizvoljna matrica iz M 2 (R), jedna podgrupa od<br />

GL 2 (R).<br />

8 8. sedmica<br />

⎤<br />

⎦<br />

10


71. Neka je<br />

A = {F α =<br />

[ 2 − α α − 1<br />

2 − 2α 2α − 1<br />

]<br />

|α ∈ R}<br />

Prvo odrediti proizvod F α · F β , a zatim Fα n . Takodje dokazati da je B = {F α |α ≠ 0} jedna<br />

podgrupa linearne grupe GL 2 (R).<br />

[ ] 0 −1<br />

72. Neka je L = {aE + bF |a, b ∈ R}, F = . Dokazati da L jedno potpolje prstena<br />

1 0<br />

M 2 (R) i da je sa f(a + bi) = aE + bF definisan jedan izomorfizam polja C na polje L.<br />

73. Dokazati da za matricu A ∈ M 2 (R) važi A T · A = E ako i samo ako je oblika A = R θ ili<br />

A = S θ , θ ∈ R, [ ] [<br />

]<br />

cos θ − sin θ<br />

cos θ sin θ<br />

R θ =<br />

,<br />

sin θ cos θ − sin θ − cos θ<br />

i da je sa f(ρ(cos θ + i sin θ)) = ρR θ definisan jedan monomorfizam polja C na potpolje<br />

prstena M 2 (R).<br />

7 Determinante<br />

74. 9 Izračunati determinante:<br />

1 1 1 1<br />

1 −1 1 1<br />

1 1 −1 1<br />

1 1 1 −1<br />

,<br />

0 1 1 1<br />

1 0 1 1<br />

1 1 0 1<br />

1 1 1 0<br />

,<br />

2 −5 1 2<br />

−3 7 −1 4<br />

5 −9 2 7<br />

4 −6 1 2<br />

,<br />

7 6 3 7<br />

3 5 7 2<br />

5 4 3 5<br />

5 6 5 4<br />

R: −8, −3, −9, −10<br />

75. Bez razvijanja izračunati sledeću determinantu:<br />

R: 0<br />

a b c 1<br />

b c a 1<br />

c a b 1<br />

b+c<br />

2<br />

c+a<br />

2<br />

a+b<br />

2<br />

1<br />

76. Razvijajući po trećoj vrsti, izračunati determinantu:<br />

R: 8a + 15b + 12c − 19d<br />

9 9. sedmica<br />

2 −3 4 1<br />

4 −2 3 2<br />

a b c d<br />

3 −1 4 3<br />

11


77. Razvijanjem po drugoj koloni izračunati determinantu:<br />

R: 2a − 8b + c + 5d<br />

78. Izračunati determinante:<br />

5 a 2 −1<br />

4 b 4 −3<br />

2 c 3 −2<br />

4 d 5 −4<br />

a 3 0 5<br />

0 b 0 2<br />

1 2 c 3<br />

0 0 0 d<br />

,<br />

1 0 2 a<br />

2 0 b 0<br />

3 c 4 5<br />

d 0 0 0<br />

,<br />

x a b 0 c<br />

0 y 0 0 d<br />

0 e z 0 f<br />

g h k u l<br />

0 0 0 0 v<br />

R: abcd, abcd, xyzuv<br />

79. Naći članove determinante<br />

koji sadrže x 4 , x 3 .<br />

R: 10x 4 − 5x 3<br />

80. Rešiti jednačinu:<br />

5x 1 2 3<br />

x x 1 2<br />

1 2 x 3<br />

x 1 2 2x<br />

1 1 1 · · · 1<br />

1 1 − x 1 · · · 1<br />

1 1 2 − x · · · 1<br />

.<br />

1 1 1 · · · n − x<br />

= 0<br />

81. Dokazati da je determinanta antisimetrične matrice neparnog reda jenaka nuli.<br />

82. Kako se menja determinanta ako se svaki njen element zameni simetričnim u odnosu na<br />

“centar” determinante.<br />

83. Dokazati da determinanta kojoj su elementi, simetrični u odnosu na glavnu dijagonalu,<br />

konjugovano-kompleksni, ima realnu vrednost.<br />

84. Bez razvijanja detrminante dokazati sledeće jednakosti:<br />

0 x y z<br />

x 0 z y<br />

y z 0 x<br />

z y x 0<br />

=<br />

0 1 1 1<br />

1 0 z 2 y 2<br />

1 z 2 0 x 2<br />

1 y 2 x 2 0<br />

12


1 a 1 a 2 1 · · · a n−2<br />

1 a n 1<br />

1 a 2 a 2 2 · · · a n−2<br />

2 a n 2<br />

.<br />

1 a n a 2 n · · · a n−2<br />

n<br />

a n n<br />

= (a 1 + a 2 + · · · + a n )<br />

1 a 1 a 2 1 · · · a n−2<br />

1 a n−1<br />

1<br />

1 a 2 a 2 2 · · · a n−2<br />

2 a n−1<br />

2<br />

.<br />

1 a n a 2 n · · · a n−2<br />

n<br />

a n−1<br />

n<br />

85. 10 Izračunati sledeće determinante:<br />

3 2 0 · · · 0 0<br />

1 3 2 · · · 0 0<br />

0 1 3 · · · 0 0<br />

.<br />

0 0 0 · · · 3 2<br />

0 0 0 · · · 1 3<br />

,<br />

0 1 1 · · · 1<br />

1 0 1 · · · 1<br />

1 1 0 · · · 1<br />

.<br />

1 1 1 · · · 0<br />

,<br />

1 2 3 · · · n − 1 n<br />

2 3 4 · · · n n<br />

3 4 5 · · · n n<br />

.<br />

n n n · · · n n<br />

,<br />

1 x 1 x 2 1 · · · x n−1<br />

1<br />

1 x 2 x 2 2 · · · x n−1<br />

2<br />

1 x 3 x 2 3 · · · x n−1<br />

3<br />

.<br />

1 x n x 2 n · · · x n−1<br />

n<br />

1 + x 1 y 1 1 + x 1 y 2 · · · 1 + x 1 y n<br />

1 + x 2 y 1<br />

.<br />

1 + x 2 y 2 · · · 1 + x 2 y n<br />

,<br />

1 + x n y 1 1 + x n y 2 · · · 1 + x n y n<br />

,<br />

a n (a − 1) n · · · (a − n) n<br />

a n−1 (a − 1) n−1 · · · (a − n) n−1<br />

.<br />

1 1 · · · 1<br />

cos(α 1 − β 1 ) cos(α 1 − β 2 ) · · · cos(α 1 − β n )<br />

cos(α 2 − β 1 ) cos(α 2 − β 2 ) · · · cos(α 2 − β n )<br />

.<br />

cos(α n − β 1 ) cos(α n − β 2 ) · · · cos(α n − β n )<br />

,<br />

A =<br />

86. Odrediti adjungovanu matricu matrice A i u slučaju da postoji naći inverz nad poljem<br />

R, Z 13 ⎡ ⎤<br />

1 3 2<br />

⎣ 4 2 2 ⎦<br />

0 2 −4<br />

87. Odrediti za koje λ postoji inverz matrice A ∈ M 3 (R) i naravno inverz matrice.<br />

⎡<br />

2 1<br />

⎤<br />

−3<br />

A = ⎣ 1 0 4 ⎦<br />

3λ λ 1<br />

88. Primenom Kramerovog pravila rešiti sistem jednačina:<br />

ax + y + z = 1<br />

x + ay + z = 1<br />

x + y + az = 1<br />

89. Dokazati da ako je detA = 0 da je tada detà = 0. (à adjungovana matrica matrice A)<br />

90. Izraziti ˜(λA) preko Ã.<br />

10 10. sedmica<br />

13


91. Ako je matrica A invertibilna dokazati da je A = detA · ˜(A −1 ).<br />

92. Neka je A ∈ M 3 (R), ako je B = ˜(2A) naći B −1<br />

8 Vektorski prostori<br />

93. 11 Primeri:<br />

⎡<br />

A = ⎣<br />

2 1 −3<br />

1 −2 1<br />

3 0 2<br />

a) R n = {(x 1 , x 2 , . . . , x n )| x i ∈ R, 1 ≤ i ≤ n}<br />

x = (x 1 , x 2 , . . . , x n ), y = (y 1 , y 2 , . . . , y n )<br />

x + y = (x 1 , x 2 , . . . , x n ) + (y 1 , y 2 , . . . , y n ) = (x 1 + y 1 , x 2 + y 2 , . . . , x n + y n )<br />

a · x = a · (x 1 , x 2 , . . . , x n ) = (ax 1 , ax 2 , . . . , ax n ), a ∈ R<br />

⎤<br />

⎦<br />

b) R S = {u : S → R}, R n ∼ = R<br />

{1,2,...,n}<br />

(u + v)(x) = u(x) + v(x), (a · u)(x) = a · u(x)<br />

c) R[X] je vektorski prostor nad R;<br />

(R[x], +) je Abelova grupa;<br />

a · p = a(a 0 + a 1 X + · · · + a n X n ) = aa 0 + aa 1 X + · · · + aa n X n<br />

Opštije: neka je L prsten i K njegovo potpolje tada je L vektorski prostor nad K.<br />

94. Koji os sledećih potskupova realnih brojeva su vektorski prostori nad Q:<br />

a) pozitivni realni brojevi;<br />

b) nenegativni realni brojevi;<br />

c) celi brojevi;<br />

d) racionalni brojevi sa broiocem manjm od fiksiranog prirodnog broja n;<br />

e) brojevi vida a + bπ, a, b ∈ Q;<br />

95. Pokazati da je skup rešenja linearne jednačine 2x + y − z = 0 nad poljem R potprostor<br />

vektorskog porstora R 3 .<br />

Uopšte neka je U skup rešenja homogenog sistema:<br />

tada je U vektroski potprostor od F n .<br />

a 11 x 1 + a 12 x 2 + · · · + a 1n x n = 0<br />

a 21 x 1 + a 22 x 2 + · · · + a 2n x n = 0<br />

.<br />

a m1 x 1 + a m2 x 2 + · · · + a mn x n = 0<br />

96. Neka je F n [X] = {p ∈ F[X]| deg p ≤ n}, pokazati da je to vektorski potprostor od F[X].<br />

11 11. sedmica<br />

14


97. Neka je F (S) = {u ∈ F S | u(s) ≠ 0 za samo konačno mnogo s-ova iz S}, tada je F (S)<br />

vektorski potprostor od F S . Na primer F (N 0) ∼ = F[X], (a0 , a 1 , . . . , a n , 0, 0, . . .) ←→ a 0 +<br />

a 1 X + · · · + a n X n .<br />

98. Neka je U = {u ∈ F S | u(s 0 ) = 0, s 0 fiksirani element iz S}, tada je U vektorski potprostor<br />

od F S .<br />

99. Neka je p zadani polinom iz F[X], dokazati da je skup polinoma iz F[X] koji su deljivi sa<br />

p potprostor od F[X].<br />

100. Dokazati da je skup polinoma oblika a 0 +a 2 X 2 +a 4 X 4 +· · ·+a 2n X 2n , vektorski potprostor<br />

od F[X] i da je izomorfan sa F[X].<br />

101. Dat je skup vektorski prostor svih nizova R N 0<br />

nad poljem R onda svi nizovi koji zadovoljavaju<br />

rekurentnu vezu a n+2 = 3a n+1 − 2a n , ∀n ∈ N 0 čine vektorski potprostor od<br />

R N 0<br />

.<br />

102. Neka je U skup svih parnih funkcija (f(−x) = f(x)) iz R R , a W skup svih neparnih funkcija<br />

(f(−x) = −f(x)) iz R R = V . Onda je:<br />

a) U < V, W < V ;<br />

b) U ⊕ W = V .<br />

103. Neka je U skup svih simetričnih, a W skup svih antisimetričnih matrica iz M n (R) = V ,<br />

onda je:<br />

a) U < V, W < V ;<br />

b) U ⊕ W = V .<br />

104. Neka je U ⊂ R[X] tako da je:<br />

a) U = {p| p(1) = p ′ (1) = 0};<br />

b) U = {p| p = Xp ′ − p ′′ };<br />

onda je U < R[X].<br />

105. 12 Neka su U i W potprostori vektorskog prostora V , njihova unija je potprostor ako i<br />

samo ako je U < W ili W < U.<br />

106. Ako su S, U, W potprostori vektorskog prostora V onda je S ⊂ U ∪ W ako i samo ako<br />

S < U ili S < W .<br />

107. Ako su U, W, H potprostori vektorskog prostora V i U < H, dokazati da je H ∩ (U + W ) =<br />

U + (H ∩ W ).<br />

108. Neka je U = F n [X] skup svih polinoma iz V = F[X] stepena manjeg ili jednakog n i W<br />

skup svih polinoma koji su deljivi fiksiranim polinomom p stepena n + 1. Dokazati da je<br />

V = U ⊕ W .<br />

12 12. sedmica<br />

15


109. Ako su a = (2, 1, 5) T , b = (1, 2, 1) T , c = (1, 3, 0) T vektori iz F 3 ispitati dali su linearno<br />

nezavisni.<br />

110. Funkcija x ↦→ β sin(x + α) je linearna kombinacija funkcija sin x i cos x.<br />

111. Ako su u = α + X + X 2 , v = 1 + αX + X 2 , w = 1 + X + αX 2 polinomi iz vektorskog<br />

prostora F[X] odrediti sve skalare α ∈ F za koje su ti polinomi linearno nezavisni.<br />

112. Neka su u = (1, a, a 2 ) T , v = (1, b, b 2 ) T , w = (1, c, c 2 ) T vektori iz R 3 , oni su linearno<br />

nezavisni ako i samo ako su a, b, c medjusobno različiti.<br />

113. Neka su e 1 = (2, 1, 1) T , e 2 = (1, 0, 1) T , e 3 = (0, 0, 1) T vektori iz R 3 proveriti da je sistem<br />

e = [e 1 , e 2 , e 3 ] jedna baza i odrediti koridinate vektora u = (1, 2, −2) u toj bazi.<br />

114. 13 Odrediti bar jednu bazu potprostora koji se sastoji od rešenja sistema jednačina:<br />

R:(271, −146, −110, 1) T<br />

2x + 3y + z + 6t = 0<br />

3x + 4y + 2z − 9t = 0<br />

x + 5y − 4z + 19t = 0<br />

115. Neka su<br />

a 1 =<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

1<br />

0<br />

0<br />

−1<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ , a 2 =<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

2<br />

1<br />

1<br />

0<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ , a 3 =<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

1<br />

1<br />

1<br />

1<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ , a 4 =<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ , a 5 =<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

0<br />

1<br />

2<br />

3<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

vektori iz R 4 .<br />

R:[a 2 , a 4 , a 5 ]<br />

Naći bar jednu bazu linearnog omotača Ω(a 1 , a 2 , a 3 , a 4 , a 5 ) ovih vektora.<br />

116. Ako su a 1 , a 2 , a 3 različiti elementi polja F i e i = (X − a i ) 2 , dokazati da je sistem e =<br />

[e 1 , e 2 , e 3 ] linearno nezavisan, a time i jedna baza vektorskog prostora F 2 [X].<br />

117. Za svako a ∈ F familija e = [(X − a) r | r ∈ N 0 ] je jedna baza prostora F[X]. Uz to ako je<br />

polje karakteristike 0, r-ta kordinata proizvoljnog polinoma p ∈ F[X] u odnosu na tu bazu<br />

je upravo p(r) (a)<br />

r!<br />

.<br />

118. Skup U svih aritmetičkih nizova nad poljem R je potprostor od R N .On sadrži nizove e 1 =<br />

(1, 1, . . .), e 2 = (0, 1, 2, 3, . . .) i jedna od njegovih baza je i sistem e = [e 1 , e 2 ].<br />

119. Ako je U linearni omotač familije [1, X 2 , X 4 , . . . , X 2n , . . .] u vektorskom prostoru F[X].<br />

Odrediti bar jedan njegov potprostor W za koji je F[X] = U ⊕ W .<br />

120. Ako za A, B ⊂ V važi A ⊂ Ω(B) ⊂ Ω(A), dokazati da tada mora biti Ω(A) = Ω(B).<br />

121. Ako je G bilo koja generatrisa vektorskog prostora V (Ω(G) = V ), onda je to svaki od<br />

skupova F ⊂ V za koji važi G ⊂ Ω(F ).<br />

13 13. sedmica<br />

16


122. Ako je U < V i F = V \ U. Dokazati da je U ∪ Ω(F ) = V i da je tada ili U = V ili<br />

Ω(F ) = V .<br />

123. Ako su e 1 = (1, 1, 1, 1) T , e 2 = (2, 1, 1, 0) T vektori iz R 4 , dokazati da je sistem e = [e 1 , e 2 ]<br />

linearno nezavisan i nadopuniti ga do baze e = [e 1 , e 2 , e 3 , e 4 ] samog vektorskog prostora<br />

R 4 .<br />

124. Dopuniti do baze vektorskog prostora R 4 sistem v = [v 1 , v 2 ]. v 1 = (−2, 1, 3, 4) T , v 2 =<br />

(1, 0, −3, −4) T<br />

125. Neka su U, W linearni omotači sistema vektora [u 1 , u 2 , u 3 ], [w 1 , w 2 , w 3 ] u vektorskom prostoru<br />

R 4 , pri čemu je:<br />

⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤ ⎡ ⎤<br />

5<br />

1<br />

4<br />

5<br />

2<br />

1<br />

u 1 = ⎢ 4<br />

⎥<br />

⎣ −2 ⎦ , u 2 = ⎢ −1<br />

⎥<br />

⎣ 2 ⎦ , u 3 = ⎢ −1<br />

⎥<br />

⎣ 4 ⎦ , w 1 = ⎢ 1<br />

⎥<br />

⎣ 2 ⎦ , w 2 = ⎢ 1<br />

⎥<br />

⎣ 0 ⎦ , w 3 = ⎢ 0<br />

⎥<br />

⎣ 2 ⎦<br />

0<br />

0<br />

4<br />

5<br />

2<br />

2<br />

Odrediti dimenzije svakog od potprostora U, W kao i neku bazu njihovih preseka i suma<br />

U ∩ W, U + W .<br />

126. Ako su U, W skupovi svih gornje-trougaonih matrica i donje-trougaonih matrica nad poljem<br />

F, reda n. Dokazati da su ti skupovi potprostori vektorskog prostora M n (F) i odrediti<br />

njihove dimenzije. Dokazati da je U ∩ W upravo skup dijagonalnih matrica iz M n (F), a<br />

zatim da je izomorfan sa F n .<br />

127. 14 Ako su A, B fiksirane matrice reda n nad poljem F i U skupu svih rešenja matrične<br />

jednačine AX = XB, tada je U jedan potprostor od M n (F). Posebno za n = 3, F = R,<br />

⎡ ⎤ ⎡ ⎤<br />

1 1 1<br />

2 1 3<br />

A = ⎣ 0 2 1 ⎦ , B = ⎣ 0 1 1 ⎦<br />

1 3 2<br />

1 3 4<br />

odrediti neku bazu f tog potprostora. Takodje razmatrati slučaj rešenja jednačine AX =<br />

XA koja čine podalgebru od M n (F).<br />

⎡<br />

1 1<br />

⎤<br />

0<br />

128. Neka je S ⊂ M 3 (R) skup svih matrica koje komutiraju sa matricom: M = ⎣ 0 1 1 ⎦<br />

0 0 1<br />

a) Dokazati da je S jedna podalgebra algebre M 3 (R) i odrediti joj dimenziju i bar jednu<br />

bazu.<br />

b) Da li se podalgebra S podudara sa podalgebrom R[M] = {p(M)| p ∈ R[X]}.<br />

129. Neka je V vektorski prostor i L : V → V linearnai operator za koji vazi L 2 = L (takvi operatori<br />

se zaovu projektori), tada je M = 1 − L takodje projektor i Ker L = Im M, Im L =<br />

Ker M, V = Im L ⊕ Ker L.<br />

14 14. sedmica<br />

17


130. Neka je L : R 2 [X] → R 2 [X] preslikavanje dato sa L(p) = p(−1) + Xp(0) + X 2 p(1) − 2p,<br />

p ∈ R 2 [X].<br />

a) Dokazati da je L linearni operator vektorskog prostora R 2 [X].<br />

b) Naći matricu operatora L u kanonskoj bazi prostora R 2 [X] kao i jezgro, sliku, rang,<br />

defekt, sopstvene vrednosti i sopstvene vektore operatora L.<br />

131. Naći bar po jednu bazu i dimenzije vektorskih potprostora U, V vektorskog prostora R 3 [X],<br />

gde je U skup svih polinoma p ∈ R 3 [X] za koje važi p(X + 1) − 2p(X) + p(X − 1) = 0,<br />

a V je linearni omotač polinoma u = X 3 + X 2 + X + 1, v = X 3 + 2X 2 + 3X + 4, w =<br />

X 3 + 2X 2 + 5x + 7. Takodje odrediti po jednu bazu potprostora U ∩ V, U + V .<br />

132. Za koje skalare λ ∈ R je vektor b = (7, −2, λ) linearna kombinacija vektora a 1 = (2, 3, 5), a 2 =<br />

(3, 7, 8), a 3 = (1, −6, 1).<br />

133. Ako su A, B, C linearni operatori vektroskog prostora V i ABC = 1 V tada je B inveribilan<br />

operator i B −1 = CA.<br />

134. Odrediti sve skalare λ ∈ F za koje je (α, β) ↦→ α + λX + βX 2 jedno linearno preslikavanje<br />

F 2 → F 2 [X].<br />

135. Neka je R n < R n+m prirodna inkluzija, dokazati da je R n+m /R n ∼ = R m .<br />

136. Neka je V = M n (R), U skup svih gornje trougaonih matrica, W skup svih donje trougaonih<br />

matrica i D skup svih dijagonalnih matrica. Dokazati da je V/U ∼ = W/D.<br />

137. 15 Neka je V bilo koji vektorski prostor dimenzije n. Ako su U i W njegovi potprostori<br />

dimenzije n − 1 i n − 2, dokazati da tada dimenzija njihovog preseka mora biti n − 2 ili<br />

n − 3.<br />

138. Ako su e i f bilo koje baze potprostora U i W istog vektorskog prostora V , tada je njihova<br />

unija baza od V ako i samo ako je V = U ⊕ W .<br />

139. Ako su e = [e 1 , e 2 , . . . , e m ] i f = [f 1 , f 2 , . . . , f n ] baze vektorskih prostora U i W nad istim<br />

poljem F, tada je i familija svih parova (e r , 0), (0, f s ) jedna baza prostora U × W . Posebno<br />

je dim(U × W ) = dimU + dimW .<br />

140. Ako su A i B skupovi vektora iz istog konačno dimenzionog prostora V i A ⊂ Ω(B) tada<br />

je i Ω(A) = Ω(B) ako i samo ako je rang(A) = rang(B).<br />

141. Za proizvoljne potskupove A i B konačno dimenzionog prostora V i njihove omotače (U =<br />

Ω(A), W = Ω(B) važi:<br />

rang(A) + rang(B) = rang(A ∪ B) + rang(U ∩ W )<br />

142. Ako su A i B bilo koji potskupovi vektora iz konačno dimenzionog vektorskog prostora V<br />

tada:<br />

rang(A) + rang(B) = rang(A ∪ B) ⇐⇒ Ω(A) ∩ Ω(B) = {0}<br />

15 15. sedmica<br />

18


143. Slične matrice imaju iste minimalne polinome.<br />

144. Ako je matrica A slična dijagonalnoj matrici D, tada je njen minimalni polinom µ A =<br />

(λ − λ 1 )(λ − λ 2 ) · · · (λ − λ k ) gde su λ 1 , λ 2 , . . . λ k različite dijagonalne komponenete matrice<br />

D.<br />

145. Neka je A ∈ M n (F) striktno gornje trougaona matirca (A = [a ij ], a ij = 0, i ≥ j), tada je A<br />

nilpotentna. (A m = 0 za neko m ∈ N)<br />

146. Neka je M ∈ M n (F). Ako je tr(MX) = 0, ∀X ∈ M n (F) tada je i M = 0.<br />

147. Odrediti minimalni polinom matrice A ∈ M 3 (R) ako je:<br />

⎡<br />

0 2<br />

⎤<br />

−2<br />

A = ⎣ 2 3 −4 ⎦<br />

−2 −4 3<br />

(µ A = (λ + 1)(λ − 8))<br />

148. Odredit minimalni polinom matrice B ∈ M n (R) ako je:<br />

⎡<br />

⎤<br />

b 1 0 · · · 0<br />

0 b 1 · · · 0<br />

B =<br />

0 0 b · · · 0<br />

⎢<br />

⎥<br />

⎣ .<br />

⎦<br />

0 0 0 · · · b<br />

149. 16 Dokazati da je A n = E.<br />

⎡<br />

A =<br />

⎢<br />

⎣<br />

0 1 0 · · · 0<br />

0 0 1 · · · 0<br />

.<br />

0 0 0 · · · 1<br />

1 0 0 · · · 0<br />

⎤<br />

∈ M n (F).<br />

⎥<br />

⎦<br />

Ako je F = C odrediti minimalni i karakteristični polinom matrice A.<br />

150. Naći minimalni polinom matrice A:<br />

⎡<br />

3 −2<br />

⎤<br />

1<br />

a = ⎣ −1 8 −5 ⎦ ∈ M 3 (R).<br />

−1 4 −1<br />

(µ A = −ϕ A = (λ − 2)(λ − 4) 2 )<br />

151. Neka je zbir elemenata svake vrste matrice A jednak a ≠ 0 i neka postoji A −1 , tada je zbir<br />

elemenata svake vrste matrice A −1 jednak 1 a .<br />

152. Neka je A blok dijagonalna matrica sa blokovima A 1 , A 2 , . . . , A n .<br />

16 16. sedmica<br />

19


a) p ∈ F[X], p(A) je tada takodje blok dijagonalna matrica sa blokovima p(A 1 ), p(A 2 ), . . . ,<br />

p(A n )<br />

b) minimlni polinom matrice A je µ A = NZS(µ A1 , µ A2 , . . . , µ An ).<br />

153. Naći minimalni polinom matrice:<br />

⎡<br />

A = ⎢<br />

⎣<br />

x a · · · a<br />

a x · · · a<br />

.<br />

a a · · · x<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ ∈ M n(F).<br />

154. Odrediti minimalni polinom matrice:<br />

⎡<br />

⎤<br />

a 0 · · · · · · 0 b<br />

0 a · · · · · · b 0<br />

.<br />

0 · · · a b · · · 0<br />

A =<br />

∈ M 0 · · · b a · · · 0 2m (F)<br />

⎢ .<br />

⎥<br />

⎣ 0 b · · · · · · a 0 ⎦<br />

b 0 · · · · · · 0 a<br />

i naći A n , n ∈ N.<br />

155. 17 Za datu matricu F ∈ M 3 (R) odrediti inveribilnu matricu P i dijagonalnu matricu D<br />

tako da je D = P −1 F P i naći matricu X ∈ M 3 (R) takvu da je X 2 = F .<br />

⎡<br />

⎤ ⎛ ⎡ ⎤<br />

⎞<br />

0 0 −3<br />

3 0 0<br />

F = ⎣ −1 3 −1 ⎦ ⎝D = ⎣ 0 3 0 ⎦ , ϕ F = −λ 3 + 8λ 2 − 21λ + 18⎠<br />

2 0 5<br />

0 0 2<br />

156. Neka je V = R 2 [X] i f = 1 + X + X 2 , tada je sa L(p) = −3p + p(1)f definisan jedan<br />

lienarni operator L : V → V . Odrediti mu matricu u kanonskoj bazi, jezgro, sliku, rang,<br />

defekt, karakteristični i minimalni polinom.<br />

157. Odrediti defekt i rang kao i neku bazu jezgra i slike linearnog preslikavanja L A : R 4 → R 3 ,<br />

gde je:<br />

⎡<br />

⎤<br />

2 1 3 6<br />

A = ⎣ 3 4 2 9 ⎦ ∈ M 34 (R)<br />

1 6 −4 3<br />

158. Neka je [e 1 , e 2 , e 3 ] baza trodimenzionog vektorskog prostora V nad poljem R i neka linearni<br />

operator L : V → V zadovoljava:<br />

L(e 1 ) = e 1 + e 2 − e 3<br />

L(e 2 ) = e 1 − e 2 + e 3<br />

L(e 3 ) = e 1 − 3e 2 + 3e 3<br />

Odrediti rang i defekt linearnog operatora, kao i neku bazu njegovog jezgra i slike.<br />

17 17. sedmica<br />

20


159. Dokazari da je sa L(a, b, c) = (a − b + 2c) + (a + b + 2c)X + cX 2 definisano linearno<br />

presliavane L : R 3 → R 2 [X] i odrediti njegovu matricu u odnosu na par kanonskih baza,<br />

rang, defekt, bazu jezgra, bazu slike, karakteristicni i minimalni polinom matrice. Da li je<br />

matrica slična dijagonalnoj?<br />

160. Sa L(p) = (1 − 4X)p + (X + X 2 )p ′ + (X 3 − X 2 )p ′′ definisan je jedan linearan operator<br />

L = R 2 [X] → R 2 [X] i odrediti njegovu matricu u odnosu na kanonsku bazu prostora<br />

R 2 [X]. Odreti rang, defekt, naku bazu jezgra i neku bazu slike, kao i karakteristični i<br />

minimalni polinom. Da li je operator invertibilan?<br />

161. Neka su a, b ≠ 0 zadani realni brojevi, a W skup svih relanih funkcija relane promjenjive<br />

oblika x ↦→ e ax (α cos bx + β sin bx) α, β ∈ R<br />

a) Dokazati da je W < R R i naći mu bar jednu bazu.<br />

b) Sa L(u) = u ′ , u ∈ W definisan je jedan linearni operator, naći mu matricu u toj bazi.<br />

c) Da li je oprerator inveritbilan na W i ako jeste naći L −1 = ∫ u(x)dx, u ∈ W .<br />

162. Linearni operator L u bazi e = [e 1 , e 2 , e 3 ] ima matricu A naći mu matricu u bazi f =<br />

[f 1 , f 2 , f 3 ].<br />

⎡<br />

15 −11<br />

⎤<br />

5 f 1 = 2e 1 + 3e 2 + e 3<br />

⎛ ⎡<br />

1 0<br />

⎤<br />

0<br />

⎡<br />

−6 5<br />

⎤⎞<br />

−2<br />

A = ⎣ 20 −15 8 ⎦ , f 2 = 3e 1 + 4e 2 + e 3<br />

⎝[L] f = ⎣ 0 2 0 ⎦ , P −1 = ⎣ 4 −3 1 ⎦⎠<br />

8 −7 9 f 3 = e 1 + 2e 2 + 2e 3<br />

0 0 3<br />

1 −1 1<br />

Odrediti rang, defekt, bazu jezgra i slike operatora L, kao i karakteristični i minimalni<br />

polinom.<br />

163. Neka je L linearno preslikavanje koje svakoj koloni x ∈ R 4 pridružuje kolonu y ∈ R 3<br />

odredjenu sa:<br />

⎡ ⎤<br />

x 1<br />

⎡ ⎤<br />

x = ⎢ x 2<br />

y 1 y 1 = 2x 1 − 3x 2 + 4x 3 + 3x 4<br />

⎥<br />

⎣ x 3<br />

⎦ , y = ⎣ y 2<br />

⎦ , y 2 = 3x 1 + 4x 2 − 2x 3 − 2x 4<br />

y<br />

x 3 y 3 = 7x 1 − 2x 2 + 6x 3 + 4x 4<br />

4<br />

Odrediti njegovu matricu A u odnosu na par kanonskih baza vektorskih prostora R 4 , R 3 ,<br />

kao i par baza u odnosu na koje to preslikavanje ima kanonsku matricu A 0 .<br />

164. Neka je V skup realnih funkcija oblika x(t) = a + b cos t + c sin t, a, b, c ∈ R<br />

a) Dokazati da je V < R R i naći mu bar jednu bazu.<br />

b) Preslikavanje A : V → V, A(x)(t) = x(t + π ) za x ∈ V je linearni operator i odrediti mu<br />

4<br />

matricu u odnosu na datu bazu.<br />

c) Odrediti sopstvene vektore i sopstvene vrednosti operatora A.<br />

165. Neka je L linearni operator vektorskog prostora R 2 [X] zadato na sledeći način L(a + bx +<br />

cX 2 ) = 2a + (3a − b − 3c)X + (3a − 3b − c)X 2 . Odrediti sopstvene vektore i sopstvene<br />

vrednosti operatora L, a zatim dokazati da je L dijagonalnog tipa i naći bar jednu bazu e<br />

prostora R 2 [X] u odnosu na koju L ima dijagonalnu matricu.<br />

(ϕ L = −(λ − 2) 2 (λ + 4))<br />

21


166. Ako je e = [e 1 , e 2 , e 3 ] bilo koja baza vektorskog prostora V i U skup svih linearnih operatora<br />

na V sa unapred zadatim sopstvenim vektorima u 1 , u 2 , u 3 . Dokazati da je U podalgebra<br />

L(V ) i odrediti joj dimenziju i bazu.<br />

u 1 = e 1 + e 2 + e 3<br />

u 2 = e 1 − e 2<br />

u 3 = e 1 − e 2 + e 3<br />

167. Ako su n, p < n fiksirani prirodni brojevi [ i E jedinična ] matrica reda n − p nad bilo kojim<br />

P 0<br />

poljem F, dokazati da je sa L(P ) =<br />

definisan jedan monomorfizam linearne<br />

O E<br />

grupe GL p (F) u linearnu grupu GL n (F). Takodje da je L(P ) −1 = L(P −1 ).<br />

168. Ako je polje F konačno sa p elemenata, dokazati da je tada i linearna grupa GL n (F) konačna<br />

i reda (p n − 1)(p n − p) · · · (p n − p n−1 ).<br />

169. Odrediti rang sledećih matrica:<br />

⎡<br />

A = ⎣<br />

2 −1 3 −2 4<br />

4 −2 5 1 7<br />

2 −1 1 8 2<br />

(rang(A) = 2, rang(C) = 3)<br />

⎤<br />

⎦ , B =<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

25 31 17 43<br />

75 94 53 132<br />

75 94 54 134<br />

25 32 20 48<br />

⎤ ⎡<br />

⎥<br />

⎦ , C = ⎢<br />

⎣<br />

170. 18 U zavisnosti o realnom parametru λ odrediti rang sledećih matrica:<br />

⎡<br />

⎤<br />

⎡<br />

⎤<br />

A = ⎢<br />

⎦<br />

⎣<br />

, C = ⎢<br />

⎣<br />

3 1 1 4<br />

λ 4 10 1<br />

1 7 17 3<br />

2 2 4 3<br />

⎡<br />

⎥<br />

⎦ , B = ⎣<br />

1 λ −1 2<br />

2 −1 λ 5<br />

1 10 −6 1<br />

1 3 5 −1<br />

2 −1 −3 4<br />

5 1 −1 7<br />

7 7 9 1<br />

5 −3 2 4 3<br />

4 −2 3 7 1<br />

8 −6 −1 −5 9<br />

7 −3 7 17 λ<br />

(λ ≠ 0, rang(A) = 3, λ = 0, rang(A) = 2 ; λ = 3, rang(B) = 2, λ ≠ 0, rang(B) = 3)<br />

171. Neka je data matrica A ∈ M mn (F) tada je:<br />

a) A levo regularna akko je rang(A) = n<br />

b) A desno regularna akko je rang(A) = m.<br />

172. Neka je A ∈ M mn (F) levo regularan tada postoji B ∈ M nm (F) tako da je BA = E n i slično<br />

ako je desno regularna.<br />

173. Ako je A ∈ M mn (F) onda posotji B ∈ M nm (F) tako da je ABA = A.<br />

174. Za matrice A, B ∈ M mn (F) i matricu C ∈ M m,2n (F) koja se dobija kada se matrica B<br />

dopiše sa desna matrici A važi:<br />

18 18. sedmica<br />

rang(A + B) ≤ rang(C) ≤ rang(A) + rang(B)<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

22


175. Za matrice A ∈ M mn (F) i B ∈ M np (F) važi rang(AB) ≤ min{rang(A), rang(B)}<br />

176. Svaka matrica ranga r može se pretstaviti u obliku zbira r matrica ranga 1 ali ne u obliku<br />

zbira manje od r matrica ranga 1.<br />

177. Neka je L : V → W linearno preslikavanje i ako je A, B < V tada su L(A), L(B) < V i<br />

važi:<br />

a) L(A + B) = L(A) + L(B)<br />

b) L(A ∩ B) < L(A) ∩ L(B)<br />

178. Ako su L, G : V → W linearna prelikavanja i α ∈ F × tada je:<br />

a) Im(L + G) < Im(L) + Im(G)<br />

b) Im(αL) = Im(L)<br />

179. Neka su F : U → V i G : V → W linearna preslikavanja, tada važi:<br />

a) Im(G ◦ F ) < Im(G)<br />

b) Ker(F ) < Ker(G ◦ F )<br />

180. Linearni operator ima L : V → V, dimV = n ima n različitih sopstvenih vrednosti, tada su<br />

njegovi sopstveni vektori takodje sopstveni vektori svakog linearnog operatora F : V → V<br />

za koji važi F ◦ L = L ◦ F .<br />

181. 19 Neka je dimV = n i L ∈ L(V ), ako [L] e ne zavisi od izbora baze onda je L = λ1 V za<br />

neko λ ∈ F.<br />

182. Neka su U, V, W vektorski prostori nad poljem F koji imaju redom dimenzije m, n, p i<br />

L : U → V, G : V → W su linearna preslikavanja. Tada je:<br />

a) δ(G ◦ L) ≥ δ(L)<br />

b) rang(G ◦ L) ≤ rang(G), rang(L)<br />

c) δ(G ◦ L) ≤ δ(L) + δ(G)<br />

183. Ako L : V → V , a vektorski prostor V je konačne [ dimenzije ] n i ImL ∩ KerL = {0} tada<br />

T 0<br />

postoji baza e prostora V takva da je [L] e = gde je T invertibilna matrica reda<br />

0 0<br />

h za neko 0 ≤ h ≤ n.<br />

184. Ako su F, G, H preslikavanja konačno dimnzionih prostora tako da postoji kompozicija<br />

F ◦ G ◦ H, tada je:<br />

rang(F ◦ G) + rang(G ◦ H) ≤ rang(G) + rang(F ◦ G ◦ H)<br />

185. Neka je L : V → V linearni operator i rang(L) = 1 onda postoji skalar α tako da je<br />

L 2 = αL. (V je konačne dimenzije)<br />

19 19. sedmica<br />

23


186. Ako je dimV = n i L : V → V linearni operator, tada važi ekvivalencija:<br />

KerL = ImL ⇐⇒ L 2 = 0 i n = 2rang(L)<br />

187. Za linearni operator L : V → V gde je V proizvojne dimenzije, važi:<br />

a) ImL 2 = ImL ⇔ V = KerL + ImL<br />

b) KerL 2 = KerL ⇔ KerL ∩ ImL = 0<br />

c) a) ⇔ b) ako je V konačne dimenzije<br />

188. Neka 1 + X + X 2 + · · · + X m ∈ F m [X] tada je sa L(p) = 2p + p(1)a definisan jedan linearni<br />

operator L : V → V V = F m [X] koji poništava neki polinom stepena manjeg ili jednakog<br />

2, pa odrediti L n (n ∈ N) ispitati da li je L ivertibilan i ako jeste odredit L n (n ∈ Z).<br />

189. Data je baza f = [f 1 , f 2 , f 3 ] vektorskog prostora R 3 . Odrediti njoj dualnu bazu f ∗ (tj.<br />

izraziti je preko e ∗ )<br />

f 1 = (1, −1, 3)<br />

f 2 = (0, 1, −1)<br />

f 3 = (0, 3, −2)<br />

190. Pakazati da je tr : M n (F) → F jedna linearna forms vektorskog prostora M n (F). Dokazati<br />

da za svaku linearnu formu F : M n (F) → F za koju važi F (AB) = F (BA), ∀A, B ∈ M n (F)<br />

je F = λtr, za neko λ ∈ F.<br />

191. Sa L a (f) = f(a), a ∈ R zadan je linearna forma vektorakog prostora R R . Pakazati da je<br />

skup D = {L a | a ∈ R} linearno nezavisan.<br />

192. 20 Svesti matrice na Žordanov oblik i odrediti matricu prelaska.<br />

⎡<br />

⎤ ⎡<br />

⎤ ⎡ ⎤ ⎡<br />

1 −3 3 13 16 16 0 1 0 α 0 0<br />

⎣ −2 −6 13 ⎦ , ⎣ −5 −7 −6 ⎦ , ⎣ −4 4 0 ⎦ , ⎣ 0 α 0<br />

−1 −4 8 −6 −8 −7 −2 1 2 α 0 α<br />

⎤<br />

⎦ ,<br />

⎡<br />

⎣<br />

3 −1 0<br />

6 −3 2<br />

8 −6 5<br />

⎤<br />

⎦<br />

µ = (λ − 1) 3 , µ = (λ + 3)(λ − 1) 2 , µ = (λ − 2) 2 , µ = (λ − α) 2 , µ = (λ − 1)(λ 2 + 4λ + 5)<br />

193. Svesti matricu na Žordanov oblik i odrediti matricu prelaska:<br />

⎡<br />

⎤ ⎡<br />

⎤ ⎡<br />

3 1 0 0 1 −3 0 3<br />

⎢ −4 −1 0 0<br />

⎥<br />

⎣ 7 1 2 1 ⎦ , ⎢ −2 −6 0 13<br />

⎥<br />

⎣ 0 −3 1 3 ⎦ , ⎢<br />

⎣<br />

−17 −6 −1 0 −1 −4 0 8<br />

µ = (λ − 1) 2 , µ = (λ − 1) 3 , µ = (λ − 1) 4<br />

1 2 3 4<br />

0 1 2 3<br />

0 0 1 2<br />

0 0 0 1<br />

194. Neka je V = {(x 1 , x v , x 3 , x 4 , . . .) ∈ R N | (∀n ∈ N) x n+3 = 2x n+2 − x n+1 } i L : V → V<br />

L(x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , . . .) = (x 1 + x 2 , x 2 + x 3 , x 3 + x 4 , x 4 + x 5 , . . .)<br />

a) Odrediti bar jednu bazu e vektorskog prostora V .<br />

20 20. sedmica<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

24


) Naći matricu operatora L u toj bazi.<br />

c) Odrediti bar jednu bazu f prostora V tako da je matrica operatora L u bazi f Žordanova.<br />

195. Dokazati da matrice AB i BA imaju isti spektar. Gde A, B ∈ M n (F).<br />

196. Dokazati da je ϕ AB = ϕ BA , gde A, B ∈ M n (F).<br />

197. Ako operatori A 1 , A 2 , . . . , A m na vektorskom prostoru V nad poljem C komutiraju po<br />

parovima, tada postoji zajednički sopstveni vektor za sve operatore.<br />

9 Skalarni prizvod<br />

(S1) (u + v, w) = (u, w) + (v, w)<br />

(S2) (αu, v) = α(u, v)<br />

(S3) (u, v) = (v, u)<br />

(S4) u ≠ 0 ⇒ (u, u) > 0<br />

Primeri: 21<br />

1) V = R n , (x, y) = x T y = x 1 y 1 + x 2 y 2 + · · · x n y n<br />

x = [x 1 , . . . , x n ] T , y = [y 1 , . . . , y n ] T<br />

2) M n (R), (A, B) = tr(A T B), M n (R) ∼ = R n2<br />

3) C[a, b], (f, g) = ∫ b<br />

a f(x)g(x)dx<br />

4) R n [X], (p, q) = p(a 0 )q(a 0 ) + p(a 1 )q(a 1 ) + · · · p(a n )q(a n ), a i ≠ a j , i ≠ j<br />

198. Dokazati da je za tačno jednu vrednost realnog parametra α sa<br />

(p, q) = p(−1)q(−1) + p(0)q(α) + p(1)q(1)<br />

definisan skalarni proizvod na R 2 [X], za tako odredjeno α polazeći od kanonske baze od<br />

R 2 [X] Gram-Šmitovim<br />

√<br />

postupkom odrediti bar jednu ortonormiranu bazu.<br />

( )<br />

R: [ √ 1<br />

2<br />

, √ X 3<br />

2<br />

,<br />

2 X 2 − 2 3 ]<br />

199. Pokazti da je sa (x, y) = x T Ay, A ∈ M 3 (R) definisan sklalarni porizvod na R 3 akko je<br />

1) A = A T<br />

2) a 11 > 0, detA > 0,<br />

a 11 a 12<br />

a 21 a 22<br />

> 0<br />

200. Ako je U, W < V , dokazati da je:<br />

a) (U ⊥ ) ⊥ = U<br />

21 21. sedmica<br />

25


) (U + W ) ⊥ = U ⊥ ∩ W ⊥<br />

c) (U ∩ W ) ⊥ = U ⊥ + W ⊥<br />

201. Ako je U, W < V, V = U ⊕ W tada je V = U ⊥ ⊕ W ⊥<br />

202. Ako je e = [e 1 , e 2 , e 3 , e 4 ] ortonormirana baza i v = 3e 1 + e 2 + 2e 3 − 4e 4 , a = 2e 1 + 7e 2 −<br />

e 3 + e 4 , b = e 1 + 5e 2 Naći ¯v (ortogonalnu projekciju) na U generisan vektorima a i b.<br />

R: ¯v = − 114a<br />

+ 181b<br />

61 61<br />

203. Naći ¯v vektora v = 4e 1 +3e 2 +e 3 −3e 4 na U = {x 1 e 1 +x 2 e 2 +x 3 e 3 +x 4 e 4 | 7x 1 +2x 2 −x 3 +x 4 =<br />

0, 2x 1 + x 2 − x 3 + x 4 = 0}.<br />

204. Naći rastojanje izmdju afinih potprostora d(a + U, Γ), a = (5, 2, 0, 3), U = Ω(u), u =<br />

(1, 2, −4, 1)<br />

2x 1 +5x 2 +2x 3 −6x 4 = 1<br />

Γ : 3x 1 +8x 2 +3x 3 −7x 4 = 3<br />

2x 1 +6x 2 +2x 3 −5x 4 = 1<br />

205. Odrediti ugao θ = ∡(a, U) vektora a = 2e 1 + 6e 2 − 2e 3 + 6e 4 i potprostora<br />

U :<br />

4x 1 +2x 2 −4x 4 +2x 4 = 0<br />

5x 1 +x 2 −3x 4 +3x 4 = 0<br />

206. Ako je e = [e 1 , . . . , e n ] ortonormirana baza EVP V odrediti kosinus ugla izmedju vektora<br />

a = e 1 + · · · + e n i potprostora U generisanog sa prvih k vektora baze e.<br />

207. U odnosu na ortonormiranu vazu e = [e 1 , e 2 , e 3 ] EVP V kvadratna forma q zadata je<br />

formulom q(v) = x 2 − 5y 2 + z 2 + 4xy + 2xz + 4yz. Odrediti bar jednu ortonormiranu bazu<br />

u odnosu na koju ta forma ima kanonski oblik i napisati formule transformacija.<br />

R:<br />

P =<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

√−1<br />

1<br />

2 3 √ 2<br />

−4<br />

0<br />

3 √ 2<br />

√1<br />

1<br />

2 3 √ 2<br />

208. q(v) = x 2 + y 2 + z 2 + 4xy + 4xz + 4yz<br />

R:<br />

⎡<br />

P =<br />

⎢<br />

⎣<br />

2<br />

3<br />

1<br />

3<br />

2<br />

3<br />

√1<br />

3<br />

√−1<br />

2<br />

√6 1<br />

√1<br />

3<br />

√2 1 √6 1<br />

√1<br />

3<br />

0 √ −2<br />

6<br />

209. a) q(v) = 17x 2 + 14y 2 + 14z 2 − 4xy − 4xz − 8yz<br />

b) q(v) = xy + yz<br />

c) q(v) = 11x 2 + 5y 2 + 2z 2 + 16xy + 4xz − 20yz<br />

d) q(v) = 8x 2 − 7y 2 + 8z 2 x − 2xz + 8yz<br />

e) q(v) = 4x 2 + 4y 2 + 4z 2 + 2xy + 2xz + 2yz<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ , q(v) = −6ỹ 2 + 3˜z 2<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦ , q(v) = 5˜x 2 − ỹ 2 − ˜z 2<br />

26


f) q(v) = 3x 2 + 4y 2 + 3z 2 + 2xz<br />

R: a) ϕ A = −(λ − 9)(λ − 18) 2 P =<br />

⎡<br />

⎢<br />

⎣<br />

1 √−2<br />

3 5<br />

2 √1<br />

3 5<br />

2<br />

0<br />

3<br />

210. Neka je e = [e 1 , . . . , e n ] ortonormirana baza EVP V i a ∈ V, a = α 1 e 1 + · · · + α n e n ≠<br />

0, L(v) = (a, v)a. Da li je L dijagonalni operator.<br />

211. Neka su a, b ≠ 0, a ⊥ b iz EVP V i L(v) = (a, v)b+(b, v)a. Odrediti jezgro i sliku operatora<br />

L.<br />

212. Dokazati da minimalni polinom simetrične matrice nema višestrukih nula.<br />

213. Neka L : R 3 → R 3 , L(x, y, z) = (2x − y + 3z, −x + 2y − 3z, 3x − 3y + 10z). Pokazati:<br />

a) L je simetričan operator.<br />

b) Naći bar jednu ortonormiranu bazu f = [f 1 , f 2 , f 3 ] prostora R 3 u kojoj operator L ima<br />

dijagonalnu matricu i odrediti je.<br />

−2<br />

3 √ 5<br />

−4<br />

3 √ √5<br />

5<br />

3<br />

c) Da li postoji linearni operator G : R 3 → R 3 , G 2 = L.<br />

214. Jezgro i slika simetričnog operatora EVP V su ortogonalni i pri tome važi V = KerL⊕ImL.<br />

215. Ako su operatori L i G EVP V simetrični onda je i njihova kompozicija akko je LG = GL.<br />

216. Neka A ∈ M n (R) i A T = A, A k = E za neko k > 2, tada je A 2 = E.<br />

217. Pokazati da su zadavanje linearnog potprostora L EVP R n i njegove ortogonalne dopune<br />

L ⊥ u ortonormiranom bazisu odredjeni ovako: koefidijenti linearno nezavisnog homogenog<br />

sistema linearnih jednačina, koje zadaja jedan od tih potprostora su kordinate vektora<br />

baze drugog potprostora.<br />

218. Dokazati da ortogonalna projekcija temena n–dimenzione kocke na bilo koju dijagonalu te<br />

kocke, dele dijagonalu na n jednakih delova.<br />

219. Gramovom determinantom vektora a 1 , . . . , a n ∈ V gde je V EVP, naziva se determinanta:<br />

⎤<br />

⎥<br />

⎦<br />

g(a 1 , . . . , a n ) =<br />

(a 1 , a 1 ) (a 1 , a 2 ) · · · (a 1 , a n )<br />

(a 2 , a 1 ) (a 2 , a 2 ) · · · (a 2 , a n )<br />

.<br />

(a n , a 1 ) (a n , a 2 ) · · · (a n , a n )<br />

Dokazati da se Gramova determinanata ne menja procesom ortogonalizacije.<br />

220. Dokazati da je linearnu zavisnost vektora a 1 , . . . a n EVP neophodno i dovoljno da je<br />

Gramova matrica tih vektora jedanaka nuli.<br />

221. Dokazati da se svaka matrica A ∈ GL n (R) može pretstaviti A = T S gde je S simetrična i<br />

pozitivno definitna, a T ortogonalna matrica.<br />

27

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!