WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College...

Post on 06-Jul-2020

4 views 0 download

Transcript of WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College...

1Challenge the future

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

College 2

12 september 2016

2Challenge the future

Samenvatting Hoofdstuk 1.1

β€’ De som van twee vectoren wordt gegeven door

𝒖 + 𝒗 = 𝑒1 + 𝑣1, 𝑒2 + 𝑣2 .

β€’ De scalaire vermenigvuldiging van scalair 𝑐 met vector 𝒗 wordt

gegeven door

𝑐𝒗 = 𝑐 𝑣1, 𝑣2 = 𝑐𝑣1, 𝑐𝑣2 .

β€’ Een vector 𝒗 is een lineaire combinatie van vectoren 𝒗1, 𝒗2, … , π’—π‘˜als er constanten 𝑐1, 𝑐2, … , π‘π‘˜ zijn zodat 𝒗 = 𝑐1𝒗1 + 𝑐2𝒗2 +β‹―+

π‘π‘˜π’—π‘˜.

3Challenge the future

Samenvatting Hoofdstuk 1.2

β€’ Het inproduct tussen vectoren 𝒖 en 𝒗 in ℝ𝑛 wordt gegeven door

𝒖 β‹… 𝒗 = 𝑒1𝑣1 + 𝑒2𝑣2 +β‹―+ 𝑒𝑛𝑣𝑛.

β€’ De lengte van vector 𝒗 in ℝ𝑛 wordt gegeven door

𝒗 = 𝒗 β‹… 𝒗 = 𝑣12 + 𝑣2

2 +β‹―+ 𝑣𝑛2.

β€’ De afstand d(𝒖, 𝒗) tussen vectoren 𝒖 en 𝒗 in ℝ𝑛 wordt gegeven

door d 𝒖, 𝒗 = 𝒖 βˆ’ 𝒗 .

β€’ De hoek πœƒ tussen twee niet-nul vectoren 𝒖 en 𝒗 in ℝ𝑛 kan worden

berekend doorcos πœƒ =

𝒖 β‹… 𝒗

𝒖 𝒗.

4Challenge the future

Programma vandaag

Hoofdstuk 1.2

β€’ Orthogonaliteit

β€’ Projecties

Hoofdstuk 1.3

β€’ Lijnen en vlakken

5Challenge the future

Orthogonaliteit

Definitie

Twee vectoren 𝒖 en 𝒗 in ℝ𝑛 zijn orthogonaal als 𝒖 β‹… 𝒗 = 0.

De nulvector 𝟎 is orthogonaal met elke vector 𝒗 in ℝ𝑛.

Voorbeeld

Vectoren 𝒖 = [1,1, βˆ’2] en 𝒗 = [3,1,2] zijn orthogonaal, want

𝒖 β‹… 𝒗 = 3 + 1 βˆ’ 4 = 0.

6Challenge the future

Stelling van Pythagoras

Stelling

Voor alle vectoren 𝒖 en 𝒗 in ℝ𝑛 geldt dat

𝒖 + 𝒗 2 = 𝒖 2 + 𝒗 2

dan en slecht dan als 𝒖 en 𝒗 orthogonaal zijn.

Bewijs

𝒖 + 𝒗 2 = 𝒖 β‹… 𝒖 + 2 𝒖 β‹… 𝒗 + 𝒗 β‹… 𝒗

= 𝒖 2 + 2 𝒖 β‹… 𝒗 + 𝒗 2

= 𝒖 2 + 𝒗 2

7Challenge the future

Projecties

8Challenge the future

Projecties

𝒑 = 𝒑 𝒖,

𝒖 =1

‖𝒖‖𝒖, 𝒑 = 𝒗 cos πœƒ = 𝒗

𝒖 β‹… 𝒗

𝒖 ‖𝒗‖

9Challenge the future

Definitie

Als 𝒖 en 𝒗 vectoren in ℝ𝑛 zijn en 𝒖 β‰  𝟎, dan wordt de projectie van

𝒗 op 𝒖 gegeven door

proj𝒖 𝒗 =𝒖 β‹… 𝒗

𝒖 β‹… 𝒖𝒖.

Projecties

10Challenge the future

β€’ Lijnen in ℝ2 en ℝ3

β€’ Vlakken in ℝ3

β€’ Normaalvorm

β€’ Algemene vorm

β€’ Parametervoorstelling

β€’ Afstand tussen punten, lijnen en vlakken

Hoofdstuk 1.3

11Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 0.

Lijnen in ℝ2

12Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 0.

Normaalvorm

2π‘₯ + 𝑦 =21

β‹…π‘₯𝑦 = 𝒏 β‹… 𝒙 = 0

met 𝒏 de normaalvector.

Normaalvorm

13Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 0.

Parametervoorstelling

π‘₯𝑦 =

π‘‘βˆ’2𝑑

Parametervoorstelling

14Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 0.

Parametervoorstelling

π‘₯𝑦 =

π‘‘βˆ’2𝑑

= 𝑑1βˆ’2

= 𝑑𝒅

met 𝒅 de richtingsvector.

Parametervoorstelling

15Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 5.

Lijnen in ℝ2

16Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 5.

Het punt 𝑃 = (1,3) ligt op lijn β„“.

Normaalvorm

𝒏 β‹… 𝒙 βˆ’ 𝒑 = 0 β†’ 𝒏 β‹… 𝒙 = 𝒏 β‹… 𝒑

21

β‹…π‘₯𝑦 =

21

β‹…13

= 2π‘₯ + 𝑦 = 5

Normaalvorm

17Challenge the future

Definitie

De normaalvorm van de vergelijking van lijn β„“ in ℝ2 is

𝒏 β‹… 𝒙 βˆ’ 𝒑 = 0 of 𝒏 β‹… 𝒙 = 𝒏 β‹… 𝒑

met 𝒑 een punt op β„“ en 𝒏 β‰  𝟎 een normaalvector voor β„“.

De algemene vorm van de vergelijking van lijn β„“ is

π‘Žπ‘₯ + 𝑏𝑦 = 𝑐

met 𝒏 =π‘Žπ‘

een normaalvector voor β„“.

Normaalvorm

18Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 5.

Het punt 𝑃 = (1,3) ligt op lijn β„“.

Parametervoorstelling

𝒙 βˆ’ 𝒑 = 𝑑𝒅 β†’ 𝒙 = 𝒑 + 𝑑𝒅

π‘₯𝑦 =

13

+ 𝑑1βˆ’2

π‘₯ = 1 + 𝑑 en 𝑦 = 3 βˆ’ 2𝑑 zijn de

parametrische vergelijkingen met 𝑑

een parameter.

Parametervoorstelling

19Challenge the future

Definitie

De parametervoorstelling van de vergelijking van lijn β„“ in ℝ2 of ℝ3

is

𝒙 = 𝒑 + 𝑑𝒅

met 𝒑 een punt op β„“ en 𝒅 β‰  𝟎 een richtingsvector voor β„“.

De vergelijkingen die corresponderen met de componenten van de

parametervoorstelling heten de parametrische vergelijkingen van β„“.

Parametervoorstelling

20Challenge the future

Voorbeeld

Vind een parametervoorstelling van de lijn β„“ in ℝ3 door de punten

𝑃 = (βˆ’1,5,0) en 𝑄 = 2,1,1 .

β€’ Punt 𝒑 op lijn β„“: punt 𝑃

β€’ Richtingsvector 𝒅: vector 𝑃𝑄 =3βˆ’41

Dit geeft 𝒙 = 𝒑 + 𝑑𝒅 =βˆ’150

+ 𝑑3βˆ’41

.

Parametervoorstelling

21Challenge the future

Vlakken in ℝ3

22Challenge the future

Vlakken in ℝ3

23Challenge the future

Definitie

De normaalvorm van de vergelijking van een vlak 𝒫 in ℝ3 is

𝒏 β‹… 𝒙 βˆ’ 𝒑 = 𝟎 of 𝒏 β‹… 𝒙 = 𝒏 β‹… 𝒑

met 𝒑 een punt op 𝒫 en 𝒏 β‰  𝟎 een normaalvector voor 𝒫.

De algemene vorm voor de vergelijking van 𝒫 is π‘Žπ‘₯ + 𝑏𝑦 + 𝑐𝑧 = 𝑑

met 𝒏 =π‘Žπ‘π‘

een normaalvector voor 𝒫.

Vlakken in ℝ3

24Challenge the future

Definitie

De normaalvorm van de vergelijking van een vlak 𝒫 in ℝ3 is

𝒏 β‹… 𝒙 βˆ’ 𝒑 = 𝟎 of 𝒏 β‹… 𝒙 = 𝒏 β‹… 𝒑

met 𝒑 een punt op 𝒫 en 𝒏 β‰  𝟎 een normaalvector voor 𝒫.

Opmerking: parallelle vlakken hebben dezelfde normaalvector(en).

Vlakken in ℝ3

25Challenge the future

Definitie

De parametervoorstelling van de vergelijking een vlak 𝒫 in ℝ3 is

𝒙 = 𝒑 + 𝑠𝒖 + 𝑑𝒗

met 𝒑 een punt op 𝒫 en 𝒖 β‰  𝟎 en 𝒗 β‰  𝟎 niet parallelle

richtingsvectoren voor 𝒫.

De vergelijkingen die corresponderen met de componenten van de

vectorvorm heten de parametrische vergelijkingen van 𝒫.

Vlakken in ℝ3

Participant LeadersPoints Participant Points Participant

6 13B9C3 5 13BA5D

6 16C32B 5 13BAA1

6 16C348 5 13BAEC

6 18EAEA 5 16C36B

6 18EB91 5 18EA2C

6 1D61C4 5 18EA5B

6 1D624D 5 1D6181

6 62A8D0 5 1D624E

5 13B9BE 5 1D62A9

5 13BA44 4 13B96E