Geschreven door studenten die geslaagd zijn Direct beschikbaar na je betaling Online lezen of als PDF Verkeerd document? Gratis ruilen 4,6 TrustPilot
logo-home
Tentamen (uitwerkingen)

MAT3701 LINEAR ALGEBRA EXAM REVISION MATERIAL

Beoordeling
-
Verkocht
2
Pagina's
224
Cijfer
A
Geüpload op
08-11-2022
Geschreven in
2021/2022

MAT3701 LINEAR ALGEBRA EXAM REVISION MATERIAL. IT ALSO ASSISTS WITH THE WRITING OF ASSIGNMENTS.

Instelling
Vak

Voorbeeld van de inhoud

MAT3701
May/June 2011
LINEAR ALGEBRA

Duration : 2 Hours 100 Marks

EXAMINERS :
FIRST : PROF JD BOTHA
SECOND : PROF TA DUBE
EXTERNAL : PROF LM PRETORIUS (PRETORIA - UP)

This paper consists of 3 pages
ANSWER ALL THE QUESTIONS.


QUESTION 1
Let V be the vector space C 2 with scalar multiplication over the real numbers R. It is given that

β = {(1, 0) , (i, 0) , (0, 1) , (0, i)}

is a basis for V. The mapping T : V → V is defined by

T (z1 , z2 ) = (z1 − z 1 , z2 + z 2 ) ,

where z1 and z2 are complex numbers and z denotes the complex conjugate of z.

(a) Show that T is a linear operator. (6)
(b) Find a basis for N (T ) . (6)
(c) Find a basis for R (T ) . (6)
(d) Determine whether V = N (T ) ⊕ R (T ) . (2)

[20]

QUESTION 2
Let T : P2 (C) → P2 (C) be the linear operator defined by

T a + bx + cx2 = (a + c) + (b + c) x + 2cx2 .


(a) Show that T satisfies the test for diagonalisability. (10)
(b) Find a basis τ for P2 (C) consisting of eigenvectors of T, and write down [T ]τ . (7)
(c) Determine whether T − IP2 (C) is a projection. (3)

[20]




2

, MAT3701/102



QUESTION 3
Let
1
 
0 0 

 2 
 
 1 1 
A= .
1 

 2 2 
 
 1 
0 0
2
(a) Show that T is a regular transition matrix. (4)

(b) Find lim Am . (8)
m→∞

(c) Describe the Gerschgorin discs in which the eigenvalues of A lie. (4)

[16]


QUESTION 4
Let P denote the orthogonal projection of C 3 on
 
1 1
W = span √ (1, 0, i) , √ (i, 0, 1)
2 2

(a) Find the formula for P (z1 , z2 , z3 ) . (7)

(b) Find the eigenvalues and corresponding eigenspaces of P. (4)

(c) Find the vector in W closest to (1, 1, 1) ∈ C 3 . (2)

[13]

QUESTION 5
It is given that A ∈ M3×3 (C) is a self-adjoint matrix with eigenvalues 1 and 2, and corresponding
eigenspaces
 
1
E1 = span (0, 1, 0) , √ (i, 0, 1)
2
 
1
E2 = span √ (1, 0, i)
2
Find the spectral decomposition of A.
[15]




3

, QUESTION 6
Let  
−1 3
A= .
3 −1

(a) Find kAk , kA−1 k and cond (A) . (9)
(b) Suppose x and x e are vectors such that Ax = b, kbk = 1, and kb − Ae xk ≤ 0.001. Use (a)
to determine upper bounds for ke x − A−1 bk (the absolute error) and ke
x − A−1 bk / kA−1 bk (the
relative error). (7)

[16]


TOTAL: [100]




Memorandum: May/June 2011 Exam
Question 1

(a) T ((z1 , z2 ) + (z3 , z4 )) = T (z1 + z3 , z2 + z4 )
= (z1 + z3 − (z1 + z3 ) , z2 + z4 + (z2 + z4 ))
= (z1 + z3 − z 1 − z 3 , z2 + z4 + z 2 + z 4 )
= (z1 − z 1 , z2 + z 2 ) + (z3 − z 3 , z4 + z 4 )
= T (z1 , z2 ) + T (z3 , z4 )

T (a (z1 , z2 )) = T (az1 , az2 )
= (az1 − az 1 , az2 + az 2 )
= (az1 − az1 , az2 + az2 ) , a real
= a (z1 − z 1 , z2 + z 2 )
= aT (z1 , z2 )

Thus T is linear. (6)

(b) T (z1 , z2 ) = (z1 − z 1 , z2 + z 2 ) = 0 ⇔ z1 = z 1 , z2 = −z 2
∴ z1 = a real and z2 = ib imaginary
∴ (z1 , z2 ) = (a, ib) = a (1, 0) + b (0, i)
∴ N (T ) = span {(1, 0) , (0, i)} with basis α = {(1, 0) , (0, i)} (6)

(c) T (z1 , z2 ) = (z1 − z 1 , z2 + z 2 )
= (2ia, 2b) , a, b real
= 2a (i, 0) + 2b (0, 1)
∴ R (T ) = span {(i, 0) , (0, 1)} with basis β = {(i, 0) , (0, 1)} (6)



4

, MAT3701/102


(d) Since α ∪ β is a basis for V, it follows that V = N (T ) ⊕ R (T ) (2)


[20]

Question 2

(a) Let β = {1, x, x2 } .
T (1) = 1
T (x) = x
T (x2 ) = 1 + x + 2x2
 
1 0 1
∴ [T ]β =  0 1 1 
0 0 2
∴ c (T ) = (x − 1)2 (x − 2)
 
0 0 1
[T ]β − I3 =  0 0 1  ,
0 0 1
 
hence rank [T ]β − I3 = 1 = 3 − (multiplicity of λ = 1)
∴ T is diagonalisable. (10)


(b) From (a),
 
E1 [T ]β = span {(1, 0, 0) , (0, 1, 0)}
∴ E1 (T ) = span {1, x}
 
−1 0 1
λ = 2 [T ]β − 2I3 =  0 −1 1 
0 0 0
 
E2 [T ]β = span {(1, 1, 1)}
∴ E2 (T ) = span {1 + x + x2 }
 
1 0 0
Let τ = {1, x, 1 + x + x2 } , then Mτ (T ) =  0 1 0  (7)
0 0 2


(c) T − IP2 (C) is a projection since
 
0 0 0
[T − IP2 (C)]τ =  0 0 0  = B and B 2 = B. (3)
0 0 1

[20]



5

Geschreven voor

Instelling
Vak

Documentinformatie

Geüpload op
8 november 2022
Aantal pagina's
224
Geschreven in
2021/2022
Type
Tentamen (uitwerkingen)
Bevat
Vragen en antwoorden

Onderwerpen

$5.06
Krijg toegang tot het volledige document:

Verkeerd document? Gratis ruilen Binnen 14 dagen na aankoop en voor het downloaden kun je een ander document kiezen. Je kunt het bedrag gewoon opnieuw besteden.
Geschreven door studenten die geslaagd zijn
Direct beschikbaar na je betaling
Online lezen of als PDF

Maak kennis met de verkoper
Seller avatar
znyele

Ook beschikbaar in voordeelbundel

Maak kennis met de verkoper

Seller avatar
znyele ufh
Volgen Je moet ingelogd zijn om studenten of vakken te kunnen volgen
Verkocht
11
Lid sinds
5 jaar
Aantal volgers
7
Documenten
3
Laatst verkocht
1 maand geleden

0.0

0 beoordelingen

5
0
4
0
3
0
2
0
1
0

Recent door jou bekeken

Waarom studenten kiezen voor Stuvia

Gemaakt door medestudenten, geverifieerd door reviews

Kwaliteit die je kunt vertrouwen: geschreven door studenten die slaagden en beoordeeld door anderen die dit document gebruikten.

Niet tevreden? Kies een ander document

Geen zorgen! Je kunt voor hetzelfde geld direct een ander document kiezen dat beter past bij wat je zoekt.

Betaal zoals je wilt, start meteen met leren

Geen abonnement, geen verplichtingen. Betaal zoals je gewend bent via iDeal of creditcard en download je PDF-document meteen.

Student with book image

“Gekocht, gedownload en geslaagd. Zo makkelijk kan het dus zijn.”

Alisha Student

Bezig met je bronvermelding?

Maak nauwkeurige citaten in APA, MLA en Harvard met onze gratis bronnengenerator.

Bezig met je bronvermelding?

Veelgestelde vragen