Transformaciones lineales

 

Transformaciones lineales 


ORIENTACIONES

El estudiante en colaboración con su equipo de estudio presenta un informe que dé cuenta de:

1. Qué es una transformación lineal

2. Cuáles son las condiciones para que exista una transformación lineal

3. Al menos cinco propiedades o teoremas de las transformaciones lineales

4. Un ejemplo de una transformación lineal.

5. Cómo probar esa transformación lineal.

 

 

 

·           Qué es una transformación lineal 

Una transformación lineal es una función en un espacio vectorial V y W que trata de representar un vector, un polinomio, una matriz, entre otros, de una forma a otra, que conserva las propiedades de linealidad de dichos espacios.

Una transformación lineal, es una función de la forma

T: R que satisfacen N  R  ^m

Las siguientes propiedades

- T(u + v) = Tu + Tv, para todo u, v.

- T(cu) = cT (u) para todo vector U y todo escalar C

 

La transformación T manda combinaciones lineales en combinaciones lineales, es decir

T (c1v1 + c2v2* ..........+ckvk) = c1T(v1) + c2T(v2) +  ...... + ckT(vk).

-Se escribe T: V  W para indicar que T toma el espacio vectorial real V y lo lleva al espacio vectorial real W; esto es, T es una función con V como su dominio y su subconjunto de W como su imagen.

-Se escriben indistintamente Tv y T(v). Detonan lo mismo, las dos se leen "T de v". Esto es análogo a la notación funcional f (x), que se lee "f de x"

 

·          Cuáles son las condiciones para que exista una transformación lineal

Solo es una transformación lineal L = a  b si se cumplen estas dos condiciones:

-L(a+b) = L(a) + L(b)

-L(ax) = a*L(x) 

·          Al menos cinco propiedades o teoremas de las transformaciones lineales

Teorema 1

Sea T: V  W una transformación lineal. Entonces para todos los vectores u, v, v1,v2,….vn, en V y todos los escalares α1, α2,…. αn:

-T(0) = 0

-T(u-v) = Tu - Tv

-T (α1v1 + α2v2 + ….. αnvn) = α1Tv1 + α2Tv2 + …… αnTvn

 

Teorema 2

Sea V un espacio vectorial de dimensión finita con base B = {v1, v2, ….vn}. Sean w1, w2, …. wn vectores en W. Suponga que T1 y T2 son dos transformaciones lineales de V en W tales que  T1vi = T2vi =wi para i = 1, 2,., n. Entonces para cualquier vector v ϵ V, T1v = T2v; es decir, T1 = T2.

 

Teorema 3

Sea V un espacio vectorial de dimensión finita con base B = {v1, v2, ….vn}. Sea W un espacio vectorial que contiene los vectores w1, w2, …. wn. Entonces existe una transformación lineal única T: V→W tal queTvi = wi para i 1, 2, …, n.

 

 

 

 

Teorema 4

Para definir este teorema se deben definir dos conceptos propios de las transformaciones lineales: imagen y núcleo.

Sea V y W dos espacios vectoriales y sea T: V → W

-El núcleo de T, denotado por nu T, está dado por:

                        nu T = {v ϵ V : Tv = 0}

-La imagen de T, denotado por im Testá dado por: 

                       Im T = {w ϵ W : w = Tv para alguna v ϵ  V}

Ahora viene la definición del teorema:

Sea T:V  W es una transformación lineal, entonces

-nu T es un subespacio de V

-im T es un subespacio de W

 

Teorema 5

La imagen del vector -v es igual al opuesto de la imagen de v:

                                        T(-v)=-T(v)

Demostración:

                                T(-v)=T(-1.v) = -1.T(v)=-T(v)

 

 

·         Un ejemplo de una transformación lineal.

 

 

Encontrar la transformación L (-2, 3, 4)

1. L ( 1 , 0 , 0 ) = ( - 1 , 2 )

2. L ( 0 , 1 , 0 ) = ( 3 , 1 )

3. L ( 0 , 0 , 1 ) = ( 1 , -1 )

 

L ( -2, 3, 4) = -2i + 3j + 4k

L ( -2, 3, 4) = -2 (1, 0, 0) + 3(0, 1, 0) + 4(0, 0, 1)

L ( -2, 3, 4) = -2(-1, 2) + 3(3, 1) + 4(1, 2)

L ( -2, 3, 4) = (15, 7)   Representación lineal 

 

·         Cómo probar esa transformación lineal.

 

Ejemplo práctico de transformación lineal (tomado del libro Algebra lineal. Grossman y flores)

Un fabricante elabora cuatro tipos de productos distintos, de los cuales cada uno requiere tres tipos de materiales. Se identifican los cuatro productos como P

1. P2, P3 P4  y a los materiales como R1, R2, R3

La tabla muestra el número de unidades de cada materia prima que se requieren para fabricar una unidad de cada producto.




 

 

 

 

 

Surge una pregunta natural: si se produce cierto número de los cuatro productos, ¿Cuántas unidades de cada material se necesitan? sean P1, P2, P3, P4   el número de artículos fabricados de los cuatro productos y sean R1, R2, R3 el número de unidades necesario de los tres materiales, entonces se define así:

Por ejemplo, supongamos que ¿Cuántas unidades de R1  se necesitan para producir estos números de unidades de los cuatro productos? de la tabla se tiene que:

R = P1 • 2 + P2 • 2 + P3 • 3 + P4 • 4, o sea

 

R1 = 10 • 2 + 30 • 2 + 20 • 3 + 50 • 4 = 310 unidades.

R2 = 10 • 4 + 30 • 2 + 20 • 2 + 50 • 1 = 190 unidades.

R3 = 10 • 3 + 30 • 3 + 20 • 1 + 50 • 2 = 240 unidades.

 

 

¡VERIFIQUE LA INFORMACIÓN CONTENIDA EN EL DOCUMENTO Y SU VISUALIZACIÓN NORMAL!

 

 

 

Reflexión la realización de esta actividad me pareció muy interesante conocer más sobre las trasformaciones lineales y la forma de operase con sus reglas indicadas.

 

 

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