Transformações Lineares de Rn em Rm - deetc
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T R A N S F O R M A Ç Õ E S L I N E A R E S D E R N E M R M A L G E B R A – T U R M A L R 1 1 D >> A=A3*A2*A1 A = 0 0 -1.0000 0.0000 >> u=[2 2]'; >> w=A*u w = 0 -2.0000 5. Considere a seguinte matriz dos vértices de um triângulo em T r ⎡1 = ⎢ ⎣2 Determine a imagem final (os vértices) do triângulo quando é reflectido sobre o eixo do yy, e depois rodado de π 2 no sentido directo. Dado que a uma reflexão sobre o eixo dos yy corresponde uma matriz de transformação A 1 © Prof. José Amaral ALGA M06 - 14 12-11-2007 3 3 ⎡− 1 = ⎢ ⎣ 0 , e a uma rotação de um ângulo π 2 no sentido directo corresponde uma matriz de transformação A matriz da transformação é A 2 A = A2A1 ⎡cos( θ) = ⎢ ⎣sen( θ) 2⎤ 1 ⎥ ⎦ 0⎤ 1 ⎥ ⎦ − sen( θ) ⎤ ⎡0 − 1⎤ ⎥ = cos( θ) ⎢ ⎥ ⎦ ⎣1 0⎦ ⎡0 − 1⎤ ⎡− 1 = ⎢ ⎥ ⎢ ⎣1 0⎦ ⎣ 0 0⎤ ⎡ 0 ⎥ = 1 ⎢ ⎦ ⎣− 1 Dado que os vértices do triângulo correspondem a vectores coluna correspondentes a cada uma das colunas da matriz r T T r ⎡⎡v1⎤ ⎡v2⎤ ⎡v3⎤⎤ = ⎢⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎥ ⎣⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎦ , resulta que ao produto AT r corresponde uma matriz ⎡ 0 ATr = ⎢ ⎣− 1 − 1⎤ ⎡⎡v1⎤ ⎢ 0 ⎥ ⎢ ⎥ ⎦ ⎣⎣ ⎦ ⎡v2⎤ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎡v3⎤⎤ ⎢ ⎥⎥ ⎣ ⎦⎦ ⎡ ⎢ = ⎢ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡v1⎤ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎡v1⎤ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎡v2⎤ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎡v2⎤ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎡ ⎡v1⎤ = ⎢A⎢ ⎥ ⎣ ⎣ ⎦ ⎡v2⎤ A⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎡v3⎤⎤ A⎢ ⎥⎥ ⎣ ⎦⎦ ⎡⎡w1⎤ = ⎢⎢ ⎥ ⎣⎣ ⎦ ⎡w2⎤ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎡w3⎤⎤ ⎢ ⎥⎥ ⎣ ⎦⎦ 2 R − 1⎤ 0 ⎥ ⎦ [ 0 − 1] [ 0 − 1] [ 0 − 1] [ − 1 0] [ − 1 0] [ − 1 0] ⎡v3⎤⎤ ⎢ ⎥⎥ ⎣ ⎦⎥ ⎡v3⎤⎥ ⎢ ⎥⎥ ⎣ ⎦⎦
T R A N S F O R M A Ç Õ E S L I N E A R E S D E R N E M R M A L G E B R A – T U R M A L R 1 1 D em que cada uma das colunas corresponde à imagem de cada um dos vértices do triângulo ATr ⎡ 0 = ⎢ ⎣− 1 ⎡− 2 = ⎢ ⎣− 1 − 1⎤ ⎡1 0 ⎥ ⎢ ⎦ ⎣2 3 3 − 3 − 3 − 1⎤ − 2 ⎥ ⎦ © Prof. José Amaral ALGA M06 - 15 12-11-2007 2⎤ 1 ⎥ ⎦ >> teta=pi/2; >> A2=[cos(teta) -sin(teta);... sin(teta) cos(teta)]; >> A=A2*A1; >> Tr=[1 3 2;2 3 1]; >> A*Tr ans = -2.0000 -3.0000 -1.0000 -1.0000 -3.0000 -2.0000 VERIFICAR SE UMA IMAGEM PODE RESULTAR DE UMA TRANSFORMAÇÃO LINEAR. 6. Sendo ⎡1 A = ⎢ ⎢ 2 ⎢⎣ 2 a matriz da transformação linear 2 T : R 3 → R , verifique se os vectores w 1 = ( 4, − 10, 8) , 2 ( 0, 0) = w , ) 8 , 2 , 8 ( w 3 = − − , 4 ( 0, 0, 0) = w e ) 1 , 2 , 3 ( 5 = w pertencem à imagem (ou contradomínio) de T . O vector 2 ( 0, 0) = 2 w não pertence à imagem de T , dado que 2 R ∈ w e o contradomínio de T está contido em 3 R . O vector 4 ( 0, 0, 0) = w pertence, dado que, para toda a transformação linear, a imagem do vector nulo é o vector nulo ( 0 = A0 ). Quanto aos vectores w 1 , 3 w e w 5 podemos verificar se pertencem à imagem de T de diversos modos. Por exemplo, e dado que A é a matriz a transformação, tendo em atenção que temos ⎡1 w = Au = ⎢ ⎢ 2 ⎢⎣ 2 − 3⎤ 3 ⎥ ⎥ − 4⎥⎦ − 3⎤ 3 ⎥ ⎥ u − 4⎥⎦ ⎡1 w ⎢ 1 = ⎢ 2 ⎢⎣ 2 − 3⎤ 3 ⎥ ⎥ u1 − 4⎥⎦ ⎡ 4⎤ ⎡1 ⎢ ⎥ = ⎢ ⎢ − 10 ⎥ ⎢ 2 ⎢⎣ 8⎥⎦ ⎢⎣ 2 − 3⎤ ⎥ ⎡u1 ⎤ 3 ⎥ ⎢ ⎥ − ⎥ ⎣u2 4 ⎦ ⎦
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T R A N S F O R M A Ç Õ E S L I N E A R E S D E R N E M R M A L G E B R A – T U R M A L R 1 1 D<br />
>> A=A3*A2*A1<br />
A =<br />
0 0<br />
-1.0000 0.0000<br />
>> u=[2 2]';<br />
>> w=A*u<br />
w =<br />
0<br />
-2.0000<br />
5. Consi<strong>de</strong>re a seguinte matriz dos vértices <strong>de</strong> um triângulo <strong>em</strong><br />
T r<br />
⎡1<br />
= ⎢<br />
⎣2<br />
Determine a imag<strong>em</strong> final (os vértices) do triângulo quando é reflectido sobre o eixo do yy, e<br />
<strong>de</strong>pois rodado <strong>de</strong> π 2 no sentido directo.<br />
Dado que a uma reflexão sobre o eixo dos yy correspon<strong>de</strong> uma matriz <strong>de</strong> transformação<br />
A 1<br />
© Prof. José Amaral ALGA M06 - 14 12-11-2007<br />
3<br />
3<br />
⎡− 1<br />
= ⎢<br />
⎣ 0<br />
, e a uma rotação <strong>de</strong> um ângulo π 2 no sentido directo correspon<strong>de</strong> uma matriz <strong>de</strong><br />
transformação<br />
A matriz da transformação é<br />
A 2<br />
A = A2A1<br />
⎡cos(<br />
θ)<br />
= ⎢<br />
⎣sen(<br />
θ)<br />
2⎤<br />
1<br />
⎥<br />
⎦<br />
0⎤<br />
1<br />
⎥<br />
⎦<br />
− sen( θ)<br />
⎤ ⎡0 − 1⎤<br />
⎥ =<br />
cos( θ)<br />
⎢ ⎥<br />
⎦ ⎣1<br />
0⎦<br />
⎡0 − 1⎤<br />
⎡− 1<br />
= ⎢ ⎥ ⎢<br />
⎣1<br />
0⎦<br />
⎣ 0<br />
0⎤<br />
⎡ 0<br />
⎥ =<br />
1<br />
⎢<br />
⎦ ⎣−<br />
1<br />
Dado que os vértices do triângulo correspon<strong>de</strong>m a vectores coluna correspon<strong>de</strong>ntes a cada uma<br />
das colunas da matriz r T<br />
T r<br />
⎡⎡v1⎤<br />
⎡v2⎤<br />
⎡v3⎤⎤<br />
= ⎢⎢<br />
⎥ ⎢ ⎥ ⎢ ⎥⎥<br />
⎣⎣<br />
⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦⎦<br />
, resulta que ao produto AT r correspon<strong>de</strong> uma matriz<br />
⎡ 0<br />
ATr<br />
= ⎢<br />
⎣−<br />
1<br />
− 1⎤<br />
⎡⎡v1⎤<br />
⎢<br />
0<br />
⎥ ⎢ ⎥<br />
⎦ ⎣⎣<br />
⎦<br />
⎡v2⎤<br />
⎢ ⎥<br />
⎣ ⎦<br />
⎡v3⎤⎤<br />
⎢ ⎥⎥<br />
⎣ ⎦⎦<br />
⎡<br />
⎢<br />
= ⎢<br />
⎢<br />
⎢<br />
⎣<br />
⎡v1⎤<br />
⎢ ⎥<br />
⎣ ⎦<br />
⎡v1⎤<br />
⎢ ⎥<br />
⎣ ⎦<br />
⎡v2⎤<br />
⎢ ⎥<br />
⎣ ⎦<br />
⎡v2⎤<br />
⎢ ⎥<br />
⎣ ⎦<br />
⎡ ⎡v1⎤<br />
= ⎢A⎢<br />
⎥<br />
⎣ ⎣ ⎦<br />
⎡v2⎤<br />
A⎢<br />
⎥<br />
⎣ ⎦<br />
⎡v3⎤⎤<br />
A⎢<br />
⎥⎥<br />
⎣ ⎦⎦<br />
⎡⎡w1⎤<br />
= ⎢⎢<br />
⎥<br />
⎣⎣<br />
⎦<br />
⎡w2⎤<br />
⎢ ⎥<br />
⎣ ⎦<br />
⎡w3⎤⎤<br />
⎢ ⎥⎥<br />
⎣ ⎦⎦<br />
2<br />
R<br />
− 1⎤<br />
0<br />
⎥<br />
⎦<br />
[ 0 − 1]<br />
[ 0 − 1]<br />
[ 0 − 1]<br />
[ − 1 0]<br />
[ − 1 0]<br />
[ − 1 0]<br />
⎡v3⎤⎤<br />
⎢ ⎥⎥<br />
⎣ ⎦⎥<br />
⎡v3⎤⎥<br />
⎢ ⎥⎥<br />
⎣ ⎦⎦