Math Problem Statement

Показать, что векторы à = 3+], b=47+] образуют базис пространства V2.Найти координаты вектора х = 37 - 8] в базисе {а,b}.

Solution

Давайте разберем вашу задачу шаг за шагом.

Часть 1: Проверка, что векторы a\mathbf{a} и b\mathbf{b} образуют базис пространства V2V_2

Прежде всего, давайте запишем векторы a\mathbf{a} и b\mathbf{b}:

a=(31),b=(47).\mathbf{a} = \begin{pmatrix} 3 \\ 1 \end{pmatrix}, \quad \mathbf{b} = \begin{pmatrix} 4 \\ 7 \end{pmatrix}.

Чтобы векторы a\mathbf{a} и b\mathbf{b} образовывали базис, они должны быть линейно независимыми. Для этого нужно проверить, что их определитель (если это двумерное пространство) не равен нулю.

Вычислим определитель матрицы, составленной из векторов a\mathbf{a} и b\mathbf{b}:

det(3417)=(3)(7)(4)(1)=214=17.\det \begin{pmatrix} 3 & 4 \\ 1 & 7 \end{pmatrix} = (3)(7) - (4)(1) = 21 - 4 = 17.

Поскольку определитель не равен нулю (17017 \neq 0), векторы a\mathbf{a} и b\mathbf{b} линейно независимы и, следовательно, образуют базис пространства V2V_2.


Часть 2: Нахождение координат вектора x=(38)\mathbf{x} = \begin{pmatrix} 3 \\ -8 \end{pmatrix} в базисе {a,b}\{\mathbf{a}, \mathbf{b}\}

Нам нужно найти координаты вектора x\mathbf{x} в базисе {a,b}\{\mathbf{a}, \mathbf{b}\}, то есть найти такие числа c1c_1 и c2c_2, что:

x=c1a+c2b.\mathbf{x} = c_1 \mathbf{a} + c_2 \mathbf{b}.

Подставляем значения векторов a\mathbf{a} и b\mathbf{b}:

(38)=c1(31)+c2(47).\begin{pmatrix} 3 \\ -8 \end{pmatrix} = c_1 \begin{pmatrix} 3 \\ 1 \end{pmatrix} + c_2 \begin{pmatrix} 4 \\ 7 \end{pmatrix}.

Это даёт систему линейных уравнений:

3c_1 + 4c_2 = 3, \\ c_1 + 7c_2 = -8. \end{cases}$$ Решим эту систему методом подстановки или методом исключения. Начнём с первого уравнения: $$3c_1 + 4c_2 = 3 \quad \text{(1)}.$$ Из второго уравнения выразим $$c_1$$: $$c_1 = -8 - 7c_2 \quad \text{(2)}.$$ Подставим (2) в (1): $$3(-8 - 7c_2) + 4c_2 = 3,$$ $$-24 - 21c_2 + 4c_2 = 3,$$ $$-24 - 17c_2 = 3,$$ $$-17c_2 = 27,$$ $$c_2 = -\frac{27}{17}.$$ Теперь подставим $$c_2 = -\frac{27}{17}$$ в (2): $$c_1 = -8 - 7 \left(-\frac{27}{17}\right) = -8 + \frac{189}{17} = -\frac{136}{17} + \frac{189}{17} = \frac{53}{17}.$$ --- ### Ответ: Координаты вектора $$\mathbf{x} = \begin{pmatrix} 3 \\ -8 \end{pmatrix}$$ в базисе $$\{\mathbf{a}, \mathbf{b}\}$$ равны: $$\left( c_1, c_2 \right) = \left( \frac{53}{17}, -\frac{27}{17} \right).$$

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Linear Algebra
Basis of a Vector Space
Coordinate System

Formulas

Determinant of a 2x2 matrix
Linear system of equations

Theorems

Linear independence
Basis of a vector space

Suitable Grade Level

Grades 11-12