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Sean Π1:x+y−z=2 y Π2:x−2y+z=1 y L:X=λ(1,3,0)+(4,11,1). Hallar una recta L′ contenida en Π1 tal que L′∩Π2=∅ y L∩L′=L∩Π1.
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Paso 1: calcular L∩Π1. Un punto genérico de L es (4+λ,11+3λ,1). En Π1:
(4+λ)+(11+3λ)−1=14+4λ=2⇒λ=−3.
Entonces L∩Π1={M} con M=(1,2,1). (Verificación: 1+2−1=2.)
Paso 2: dirección de L′. Como L′⊆Π1 y no corta a Π2, tiene que ser paralela a Π2. Su dirección tiene que ser perpendicular a las dos normales, n1=(1,1,−1) y n2=(1,−2,1):
n1×n2=(−1,−2,−3),usamos u=(1,2,3).
Paso 3: la recta. Para que L∩L′={M}, hacemos pasar L′ por M:
L′:X=t(1,2,3)+(1,2,1).
Verificación.
L′⊆Π1: M∈Π1 y n1⋅u=1+2−3=0.
L′∩Π2=∅: n2⋅u=1−4+3=0 (es paralela) y M∈/Π2, porque 1−4+1=−2=1.
L∩L′={M}: las dos pasan por M y sus direcciones (1,3,0) y (1,2,3) no son paralelas, así que se cortan solo ahí.
Sean S={x∈R4∣x1+x2=0;x2−2x3+x4=0}, T=⟨(3,1,0,1),(2,0,1,−1)⟩ y W=⟨(a,0,1,1)⟩. Hallar, si es posible, a∈R y un subespacio U de R4 tal que W⊕U=S+T.
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Paso 1: base de S. De las ecuaciones: x1=−x2 y x4=2x3−x2. Entonces
S=⟨(−1,1,0,−1),(0,0,1,2)⟩.
Paso 2: calcular S+T. Está generado por (−1,1,0,−1), (0,0,1,2), (3,1,0,1), (2,0,1,−1). Triangulando la matriz que tiene esos vectores como filas se obtiene rango 4 (su determinante es distinto de cero). Por lo tanto
S+T=R4.
Paso 3: elegir a y U. Hay que encontrar U con W⊕U=R4. Como (a,0,1,1)=0 para todo a, dimW=1 y alcanza con un complemento de dimensión 3. Sirve cualquier a; tomamos, por ejemplo, a=0 y
U=⟨(1,0,0,0),(0,1,0,0),(0,0,1,0)⟩={x∈R4∣x4=0}.
Verificación. El generador de W tiene x4=1=0, así que no está en U: W∩U={0}. Las dimensiones suman 1+3=4, así que W⊕U=R4=S+T.
Sean B={v;(−1,7,1);(1,−1,1)} y B′={(0,1,2);(1,3,1);(0,1,1)} dos bases de R3. Hallar v∈R3 sabiendo que las coordenadas del vector (2,10,3) en ambas bases son iguales.
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Paso 1: coordenadas de (2,10,3) en B′. Buscamos c1,c2,c3 con c1(0,1,2)+c2(1,3,1)+c3(0,1,1)=(2,10,3):