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Sean Π:x+y−2z=1, L:X=λ(3,1,2)+(1,0,1) y P=(1,−2,2). Sea Q el punto de Π tal que d(P,Π)=d(P,Q). Hallar una recta L′ tal que L′⊂Π, L′⊥L y Q∈L′.
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Paso 1: el punto Q. El punto de Π que está a distancia d(P,Π) de P es el pie de la perpendicular desde P (la proyección ortogonal de P sobre Π). Usamos la recta X=P+tn con n=(1,1,−2):
(1+t)+(−2+t)−2(2−2t)=−5+6t=1⇒t=1.
Entonces Q=(2,−1,0). (Verificación: 2−1−0=1.)
Paso 2: dirección de L′. Como L′⊂Π, su dirección es perpendicular a n=(1,1,−2); como L′⊥L, también es perpendicular a (3,1,2):
u=(1,1,−2)×(3,1,2)=(4,−8,−2),usamos (2,−4,−1).
Paso 3: la recta.
L′:X=t(2,−4,−1)+(2,−1,0).
Verificación.
Q∈L′ (con t=0) y Q∈Π; además (1,1,−2)⋅(2,−4,−1)=2−4+2=0, así que L′⊂Π.
Sea A∈R3×3. Se sabe que (2,−2,3) es una solución del sistema no homogéneo Ax=b y que este sistema tiene una solución en común con el sistema
⎩⎨⎧x1−x2−x3=13x2+x3=2x1−7x2−2x3=−1
Hallar una solución no trivial del sistema homogéneo Ax=0.
Ver solución (sin revisar)
Paso 1: resolver el sistema dado. Restando la primera ecuación a la tercera: −6x2−x3=−2, o sea 6x2+x3=2. Junto con 3x2+x3=2, restando: 3x2=0, así que x2=0 y x3=2. De la primera: x1=1+0+2=3.
El sistema tiene solución única (3,0,2). (Verificación en la tercera: 3−0−4=−1.)
Paso 2: la solución en común. Como el sistema dado tiene una sola solución, la solución en común con Ax=b tiene que ser (3,0,2). Entonces A(3,0,2)=b y también A(2,−2,3)=b.
Paso 3: restar. La diferencia de dos soluciones de Ax=b es solución del homogéneo:
A((3,0,2)−(2,−2,3))=b−b=0.
Respuesta:(1,2,−1) es una solución no trivial de Ax=0.
Sean H1={x∈R4∣2x1−x2+x3−3x4=0}, H2={x∈R4∣x1−x2−3x3+x4=0} y S=⟨(0,a,1,1)⟩. Hallar, si es posible, a∈R y un subespacio T de R4 tales que S⊕T=H1 y T∩H2={0}.
Ver solución (sin revisar)
Paso 1: el valor de a. Si S⊕T=H1, entonces S⊆H1:
2⋅0−a+1−3=0⇒a=−2.
Así S=⟨(0,−2,1,1)⟩. Como dimH1=3, T tiene que tener dimensión 2, estar contenido en H1 y no contener a (0,−2,1,1).
Paso 2: H1∩H2. Restando las ecuaciones: x1+4x3−4x4=0, o sea x1=−4x3+4x4. De la ecuación de H2: x2=x1−3x3+x4=−7x3+5x4. Entonces
H1∩H2=⟨(−4,−7,1,0),(4,5,0,1)⟩.
Paso 3: proponer T. Metemos en T un vector de H1∩H2 y otro de H1, cuidando que junto con (0,−2,1,1) formen una base de H1:
T=⟨(−4,−7,1,0),(1,2,0,0)⟩.
Verificación.
(1,2,0,0)∈H1: 2−2=0. Y (−4,−7,1,0)∈H1: −8+7+1=0. Así que T⊆H1.
(0,−2,1,1), (−4,−7,1,0), (1,2,0,0) son linealmente independientes: si α(0,−2,1,1)+β(−4,−7,1,0)+γ(1,2,0,0)=0, la cuarta coordenada da α=0, la tercera β=0 y la primera γ=0. Entonces S∩T={0} y S⊕T tiene dimensión 3 dentro de H1: es H1.
(−4,−7,1,0)∈H2: −4+7−3+0=0. Así que T∩H2={0}.
Respuesta:a=−2 y, por ejemplo, T=⟨(−4,−7,1,0),(1,2,0,0)⟩ (hay otras respuestas válidas).
Sean B={v1;v2;v3} y B′={−v1+2v2+v3;−2v2−6v3;−v2−v3} bases de un espacio vectorial V. Hallar todos los v∈V que tienen las mismas coordenadas en B y en B′.
Ver solución (sin revisar)
Sea (c1,c2,c3) el vector de coordenadas, igual en las dos bases. Entonces