26
1 Challenge the future WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

  • Upload
    others

  • View
    7

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

1Challenge the future

WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1

College 2

12 september 2016

Page 2: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

2Challenge the future

Samenvatting Hoofdstuk 1.1

β€’ De som van twee vectoren wordt gegeven door

𝒖 + 𝒗 = 𝑒1 + 𝑣1, 𝑒2 + 𝑣2 .

β€’ De scalaire vermenigvuldiging van scalair 𝑐 met vector 𝒗 wordt

gegeven door

𝑐𝒗 = 𝑐 𝑣1, 𝑣2 = 𝑐𝑣1, 𝑐𝑣2 .

β€’ Een vector 𝒗 is een lineaire combinatie van vectoren 𝒗1, 𝒗2, … , π’—π‘˜als er constanten 𝑐1, 𝑐2, … , π‘π‘˜ zijn zodat 𝒗 = 𝑐1𝒗1 + 𝑐2𝒗2 +β‹―+

π‘π‘˜π’—π‘˜.

Page 3: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

3Challenge the future

Samenvatting Hoofdstuk 1.2

β€’ Het inproduct tussen vectoren 𝒖 en 𝒗 in ℝ𝑛 wordt gegeven door

𝒖 β‹… 𝒗 = 𝑒1𝑣1 + 𝑒2𝑣2 +β‹―+ 𝑒𝑛𝑣𝑛.

β€’ De lengte van vector 𝒗 in ℝ𝑛 wordt gegeven door

𝒗 = 𝒗 β‹… 𝒗 = 𝑣12 + 𝑣2

2 +β‹―+ 𝑣𝑛2.

β€’ De afstand d(𝒖, 𝒗) tussen vectoren 𝒖 en 𝒗 in ℝ𝑛 wordt gegeven

door d 𝒖, 𝒗 = 𝒖 βˆ’ 𝒗 .

β€’ De hoek πœƒ tussen twee niet-nul vectoren 𝒖 en 𝒗 in ℝ𝑛 kan worden

berekend doorcos πœƒ =

𝒖 β‹… 𝒗

𝒖 𝒗.

Page 4: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

4Challenge the future

Programma vandaag

Hoofdstuk 1.2

β€’ Orthogonaliteit

β€’ Projecties

Hoofdstuk 1.3

β€’ Lijnen en vlakken

Page 5: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

5Challenge the future

Orthogonaliteit

Definitie

Twee vectoren 𝒖 en 𝒗 in ℝ𝑛 zijn orthogonaal als 𝒖 β‹… 𝒗 = 0.

De nulvector 𝟎 is orthogonaal met elke vector 𝒗 in ℝ𝑛.

Voorbeeld

Vectoren 𝒖 = [1,1, βˆ’2] en 𝒗 = [3,1,2] zijn orthogonaal, want

𝒖 β‹… 𝒗 = 3 + 1 βˆ’ 4 = 0.

Page 6: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

6Challenge the future

Stelling van Pythagoras

Stelling

Voor alle vectoren 𝒖 en 𝒗 in ℝ𝑛 geldt dat

𝒖 + 𝒗 2 = 𝒖 2 + 𝒗 2

dan en slecht dan als 𝒖 en 𝒗 orthogonaal zijn.

Bewijs

𝒖 + 𝒗 2 = 𝒖 β‹… 𝒖 + 2 𝒖 β‹… 𝒗 + 𝒗 β‹… 𝒗

= 𝒖 2 + 2 𝒖 β‹… 𝒗 + 𝒗 2

= 𝒖 2 + 𝒗 2

Page 7: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

7Challenge the future

Projecties

Page 8: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

8Challenge the future

Projecties

𝒑 = 𝒑 𝒖,

𝒖 =1

‖𝒖‖𝒖, 𝒑 = 𝒗 cos πœƒ = 𝒗

𝒖 β‹… 𝒗

𝒖 ‖𝒗‖

Page 9: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

9Challenge the future

Definitie

Als 𝒖 en 𝒗 vectoren in ℝ𝑛 zijn en 𝒖 β‰  𝟎, dan wordt de projectie van

𝒗 op 𝒖 gegeven door

proj𝒖 𝒗 =𝒖 β‹… 𝒗

𝒖 β‹… 𝒖𝒖.

Projecties

Page 10: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

10Challenge the future

β€’ Lijnen in ℝ2 en ℝ3

β€’ Vlakken in ℝ3

β€’ Normaalvorm

β€’ Algemene vorm

β€’ Parametervoorstelling

β€’ Afstand tussen punten, lijnen en vlakken

Hoofdstuk 1.3

Page 11: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

11Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 0.

Lijnen in ℝ2

Page 12: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

12Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 0.

Normaalvorm

2π‘₯ + 𝑦 =21

β‹…π‘₯𝑦 = 𝒏 β‹… 𝒙 = 0

met 𝒏 de normaalvector.

Normaalvorm

Page 13: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

13Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 0.

Parametervoorstelling

π‘₯𝑦 =

π‘‘βˆ’2𝑑

Parametervoorstelling

Page 14: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

14Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 0.

Parametervoorstelling

π‘₯𝑦 =

π‘‘βˆ’2𝑑

= 𝑑1βˆ’2

= 𝑑𝒅

met 𝒅 de richtingsvector.

Parametervoorstelling

Page 15: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

15Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 5.

Lijnen in ℝ2

Page 16: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

16Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 5.

Het punt 𝑃 = (1,3) ligt op lijn β„“.

Normaalvorm

𝒏 β‹… 𝒙 βˆ’ 𝒑 = 0 β†’ 𝒏 β‹… 𝒙 = 𝒏 β‹… 𝒑

21

β‹…π‘₯𝑦 =

21

β‹…13

= 2π‘₯ + 𝑦 = 5

Normaalvorm

Page 17: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

17Challenge the future

Definitie

De normaalvorm van de vergelijking van lijn β„“ in ℝ2 is

𝒏 β‹… 𝒙 βˆ’ 𝒑 = 0 of 𝒏 β‹… 𝒙 = 𝒏 β‹… 𝒑

met 𝒑 een punt op β„“ en 𝒏 β‰  𝟎 een normaalvector voor β„“.

De algemene vorm van de vergelijking van lijn β„“ is

π‘Žπ‘₯ + 𝑏𝑦 = 𝑐

met 𝒏 =π‘Žπ‘

een normaalvector voor β„“.

Normaalvorm

Page 18: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

18Challenge the future

Lijn β„“ heeft vergelijking 2π‘₯ + 𝑦 = 5.

Het punt 𝑃 = (1,3) ligt op lijn β„“.

Parametervoorstelling

𝒙 βˆ’ 𝒑 = 𝑑𝒅 β†’ 𝒙 = 𝒑 + 𝑑𝒅

π‘₯𝑦 =

13

+ 𝑑1βˆ’2

π‘₯ = 1 + 𝑑 en 𝑦 = 3 βˆ’ 2𝑑 zijn de

parametrische vergelijkingen met 𝑑

een parameter.

Parametervoorstelling

Page 19: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

19Challenge the future

Definitie

De parametervoorstelling van de vergelijking van lijn β„“ in ℝ2 of ℝ3

is

𝒙 = 𝒑 + 𝑑𝒅

met 𝒑 een punt op β„“ en 𝒅 β‰  𝟎 een richtingsvector voor β„“.

De vergelijkingen die corresponderen met de componenten van de

parametervoorstelling heten de parametrische vergelijkingen van β„“.

Parametervoorstelling

Page 20: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

20Challenge the future

Voorbeeld

Vind een parametervoorstelling van de lijn β„“ in ℝ3 door de punten

𝑃 = (βˆ’1,5,0) en 𝑄 = 2,1,1 .

β€’ Punt 𝒑 op lijn β„“: punt 𝑃

β€’ Richtingsvector 𝒅: vector 𝑃𝑄 =3βˆ’41

Dit geeft 𝒙 = 𝒑 + 𝑑𝒅 =βˆ’150

+ 𝑑3βˆ’41

.

Parametervoorstelling

Page 21: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

21Challenge the future

Vlakken in ℝ3

Page 22: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

22Challenge the future

Vlakken in ℝ3

Page 23: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

23Challenge the future

Definitie

De normaalvorm van de vergelijking van een vlak 𝒫 in ℝ3 is

𝒏 β‹… 𝒙 βˆ’ 𝒑 = 𝟎 of 𝒏 β‹… 𝒙 = 𝒏 β‹… 𝒑

met 𝒑 een punt op 𝒫 en 𝒏 β‰  𝟎 een normaalvector voor 𝒫.

De algemene vorm voor de vergelijking van 𝒫 is π‘Žπ‘₯ + 𝑏𝑦 + 𝑐𝑧 = 𝑑

met 𝒏 =π‘Žπ‘π‘

een normaalvector voor 𝒫.

Vlakken in ℝ3

Page 24: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

24Challenge the future

Definitie

De normaalvorm van de vergelijking van een vlak 𝒫 in ℝ3 is

𝒏 β‹… 𝒙 βˆ’ 𝒑 = 𝟎 of 𝒏 β‹… 𝒙 = 𝒏 β‹… 𝒑

met 𝒑 een punt op 𝒫 en 𝒏 β‰  𝟎 een normaalvector voor 𝒫.

Opmerking: parallelle vlakken hebben dezelfde normaalvector(en).

Vlakken in ℝ3

Page 25: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

25Challenge the future

Definitie

De parametervoorstelling van de vergelijking een vlak 𝒫 in ℝ3 is

𝒙 = 𝒑 + 𝑠𝒖 + 𝑑𝒗

met 𝒑 een punt op 𝒫 en 𝒖 β‰  𝟎 en 𝒗 β‰  𝟎 niet parallelle

richtingsvectoren voor 𝒫.

De vergelijkingen die corresponderen met de componenten van de

vectorvorm heten de parametrische vergelijkingen van 𝒫.

Vlakken in ℝ3

Page 26: WI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1homepage.tudelft.nl/v9r7r/WI1808TH1/College 2.pdfWI1808TH1/CiTG - Lineaire algebra deel 1 College 2 12 september 2016 Challenge the future 2

Participant LeadersPoints Participant Points Participant

6 13B9C3 5 13BA5D

6 16C32B 5 13BAA1

6 16C348 5 13BAEC

6 18EAEA 5 16C36B

6 18EB91 5 18EA2C

6 1D61C4 5 18EA5B

6 1D624D 5 1D6181

6 62A8D0 5 1D624E

5 13B9BE 5 1D62A9

5 13BA44 4 13B96E