• ベストアンサー

線形代数の問題教えて下さい。(2回目です)

列ベクトル(ここでは横に書きます)b=(7,9,3) を二つの列ベクトルa1=(1,1,0),a2=(2,3,0)が張る空間に射影することを考える。いまa1を第一列、a2を第二列、としてもつ3行2列の行列をAとする。 転置のAはAtrで表します。 1,bを(a1,a2)の張る空間へ射影する点をp=Ax、ここでxは2×1行列とする。xを求める式がAtrAx=Atrbで与えられる理由を説明しなさい。 2,このとき射影された点pの座標を示しなさい。 3,このとき射影を与えるxの成分x=(X1,X2)trを求めなさい。

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • ferien
  • ベストアンサー率64% (697/1085)
回答No.2

列ベクトル(ここでは横に書きます)b=(7,9,3) を二つの列ベクトルa1=(1,1,0),a2=(2,3,0)が張る空間に射影することを考える。いまa1を第一列、a2を第二列、としてもつ3行2列の行列をAとする。 転置のAはAtrで表します。 >1,bを(a1,a2)の張る空間へ射影する点をp=Ax、ここでxは2×1行列とする。 >xを求める式がAtrAx=Atrbで与えられる理由を説明しなさい。 計算上の理由は、 x=(X1,X2)列ベクトルより、 左辺も右辺も2×1行列になって、成分ごとに等しいとおけるから、x1,x2についての連立方程式を作ることができるからだと思います。 >2,このとき射影された点pの座標を示しなさい。 p=Axより、p=(x1+2x2,x1+3x2,0)列ベクトル これをさらに、 AtrAx=Atrpより、射影されたp=(2x1+5x2,5x1+13x2)列ベクトル >3,このとき射影を与えるxの成分x=(X1,X2)trを求めなさい。 AtrAx=Atrbより、 射影されたb=(7×1+9×1+0,7×2+9×3+0)=(16,41)列ベクトル 2x1+5x2=16,5x1+13x2=41 とおいて、 連立方程式を解けば、x1=3,x2=2 よって、x=(X1,X2)tr=(3,2) でどうでしょうか?計算を確かめてみて下さい。

gingrr
質問者

お礼

回答ありがとうございます。理由のところで成分が等しいというところから連立方程式が導けるというところが思いつかなかったのでとても助かりました。

その他の回答 (1)

  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)
回答No.1

どこがわからない?

関連するQ&A

  • 線形代数の問題です。

    3次元実ベクトル空間R^3において,平面P:x-y-z+1=0と直線L:2(x-1)=-y=-zを考える. (1)平面を張る二つの線形独立(一次独立)なベクトルa1,a2,直線を張るベクトルa3を求めよ. (2)任意の点を直線Lと平行に平面P上へ射影する線形変換を表す行列Aを求めよ. (3)任意の点を平面Pと平行に直線L上へ射影する線形変換を表す行列Bを求めよ. というような問題です。 (1)は直線はわかるのですが、平面の方は法線ベクトルしか求められません。 (2)と(3)は考え方だけでも教えていただければと思います。 よろしくお願いします。

  • 線形代数の問題です

    3次元空間R^3の点をxyz座標を用いて縦ベクトル (ベクトルx)=(x,y,z) ∈R^3によって表示する 以下ではR^3内の二つの平面、α:z=0、 β:x+y+z=0への直交射影を考える。 以下の手順で平面βへの直交射影が次式で与えられることを示せ (1)点(ベクトルx)を通る直線:(ベクトルx)+t(ベクトルu) (t∈R) が平面βと直交したとする。このような(ベクトルu)を求めよ (2)(ベクトルx)から平面βへの垂線の足(ベクトルb)を求めよ この2問がどうしてもわかりません。 どなたかご回答よろしくお願いします

  • 線形代数の問題がわかりません。

    線形代数の問題です。 1)点p1,p2,p3,qが次のように与えられている。 p1=(2 0 3),p2=(0 1 3),p3=(1 1 4),q=(2 2 1) 1)3点p1,p2,p3を含む平面Fの方程式を求めよ。 2)点qから1)で求めた平面Fまでの最短距離を求めよ。 3)一般に3次元空間の点xへの距離が最短となる平面F上の点をyとする。y=Ax+bと表す時、行列Aとベクトルbを求めよ。 1)は計算してF:x+2y-z+1=0 2)は垂線の足をHとするとQH=(-1 -2 1)となり、長さは√6 3)はy-xとp1-p2,p1-p3の内積が0になるということはわかりますがyにAx+bを代入する?のでしょうか? このへんの処理が謎です。 x=(x1 x2 x3)と置いてみましたが、A,bをすべて文字で表すと手が付けられなくなりそうです。 わかる方よろしくお願いします。

  • 線形代数の問題なんですが

    A=(1 0 1)    (0 1 0)    (1 0 1) と3次元空間上のベクトル r1=(1/√2)    (0)    (1/√2) があります。 行列Aの固有ベクトルq1,q2,q3を求め、それらを正規化したベクトルp1,p2,p3を基底とする座標系でr1を求めよ、という問題が解けません。 ここで行列Aの固有値は0、1、2で固有ベクトルは   (1) q1=(0)   (-1)    (0) q2=(0)   (0)   (1) q3=(0)    (1) です。 分かりづらくてすいませんがどうか解き方を教えてください。

  • 線形代数の問題が解りません。

    線形代数の問題が解りません。 線形代数の問題が解りません。 宜しかったら教えてください。 1.次のシステムを考える x(t)= A x(t) + b u(t)   ・・・I xに上点あり A=[1 0 0 0;0 -1 0 1;0 0 -1 0;2 0 -1 -1] b=[-1 1 0 -1]の転置 y(t)=c x(t)         ・・・II             c=[1 0 1 0] 1-1. このシステムの可観測行列をMとするとき、rank=2を示せ これは可観測行列M=[c cA cA^2 cA^3]の転置 となるので、行基本変形で M=[c cA cA^2 cA^3] =[1 0 1 0;1 0 -1 0;1 0 1 0;1 0 -1 0] ・ ・ ・ =[1 0 0 0;0 0 1 0;0 0 0 0;0 0 0 0] と変形でき、rankM=2となり、ここまでは何とかわかりました。 1-2.KerMの基底ベクトルω3、ω4を求めよ 1-3.ベクトルω1、ω2をω1、ω2、ω3、ω4がR^4の基底ベクトルとなるように定めよ 1-4.T=[ω1 ω2 ω3 ω4]とおく。状態変換x(t)=Tx(t) (右辺のxの上には~あり) によって、状態方程式Iと出力方程式IIはそれぞれどのような式へと変換されるか 1-5.このシステムの伝達関数を求めよ 1-6.システム(A,b,c)の極、および、伝達関数G(s)の極を求めよ 2.Mをk*l行列とする。 2-1 Mの像Im M がベクトル空間R^kの部分空間となることを示せ 2-2 Mの核Ker M がベクトル空間R^lの部分空間となることを示せ 1-5、6については 前の定義に システム(A,B,C)の伝達関数G(s)は G(s)=C(sI-A)^(-1)B= C adj(sI-A)B/det(sI-A) と表せるから s=pが伝達関数G(s)の極なら、s=pがシステム(A,B,C)の極である、 とあるのですが、よく意味が解りませんでした。関係がなかったらすみません。 どなたかわかる方がいましたら、一問でも構いませんので 具体的な解き方も含めて教えてください。 宜しくお願いします。

  • 線形代数の問題です

    線形代数の問題です。 いろいろ考えましたがわからないので教えて下さい。 ベクトルa1,a2,a3が次のように与えられている。ここで、記号tは転置記号であり、a1tは行ベクトルになる。 a1=(1 0 1),a2=(1 1 -1),a3=(-1 2 1)(縦に並べてある) A=a1a1t+(1/3)a2a2t-(1/6)a3a3t 1)行列Aの行列式の値と逆行列を求めよ 2)行列Aの固有値とそれに対応する固有ベクトルを求めよ 3)部分空間{x|x=t1a1+t2a2,t1,t2∈R}内の点xの関数(x-a3)tA(x-a3)の最小値とその最小点を求めよ。 自分の回答 1)行列A=(1/6) [7,4,5] [4,-2,-4] [5,-4,7] 行列式の値はー2 逆行列は掃き出し法で求め、 5/72 8/72 1/72 21/144 29/532 -8/72 -1/72 -22/216 5/72 2) 固有値は2,±1 λ=1の時固有ベクトルはk1(1 -1 -1) (縦ベクトル) λ=-1の時固有ベクトルはk2(1 -2 -1) (縦ベクトル) λ=2の時固有ベクトルはk3(1 0 1) (縦ベクトル) 3)はどうすればよいかわかりません。 3)だけでも良いので詳しい方解答・解説をおねがいします。 自分の求めた値は逆行列以外は切れの良い値になっているのでおそらくあっているのではと…

  • 線形代数の問題で困っています

    3行3列の行列C 3 1 1 1 2 2 1 2 (2+a) について(aは実数) 1)a=0のときの行列Cの固有値と固有ベクトルを求めよ 2)行列Cが正定符号行列となるaの範囲を求めよ 3)二次曲面x'Cx=0と直線x_1-1=x_2=x_3+1が接するときのaの値を求めよ。ただしx=(x_1,x_2,x_3)でx'は転置を表す。 という問題ですが、1)は固有値は0,2,5で2)はa>0でよいでしょうか? また3)の解き方がわからないので親切な方解答、解説をよろしくお願いします。

  • 線形代数(大至急その2)

    n次の正方行列Mが与えられたとき、その行列が空間V=R^nからVのある部分空間への正射影を対応させる変換を表す行列であるための必要十分条件は、M^2=MかつM^t=Mであることが知られている。 問(1)条件M^2=Mはどのような意味であるかを変換の観点から簡単に説明せよ。             問(2)n=3のとき、行列M=|x1 x2 x3|(a,bは実数),(x1=(1-a a a)^t、x2=(a b b)^t、x3=(a b b)^t) 形で正射影を対応させる行列は三つある。それらの行列M1、M2、M3を求めよ。 問(3):問(2)で求めた三つの行列M1、M2、M3の固有値が0と1に限られることを示し、固有値1に対する固有値ベクトルをそれぞれ示せ 問(4):問(2)で求めた三つの行列はそれぞれV=R^3からどのような空間への正射影を対応させているかを問(3)の結果と関連つけて説明せよ よろしくお願いします。             

  • 線形代数の問題

    こんにちは、お世話になります。以下の2問についてですが 1. π_nをn次多項式空間とし、f:π_n→π_nとする,f(p)=p-∫p(0→1)は一次写像ならば、fの核と像を求めよ。また、fは同型写像であるか。基底{1,x^2,x^3,…,x^n}に対して、fを表す行列A_fを求めよ。  核は、定数とすぐにわかるのですが、像の求め方、また同型写像であるか否かと行列の求め方がわかりません。 2.Aが(m,n)行列、b∈R^m∩Im(A)のとき、Ax=bの解全体 がアフィン部分空間を成すことを示せ。 2については何をどうすればいいのか、検討もつきません。 どなたかわかりやすくご指導いただけると幸いです。 よろしくお願いします。m(__)m

  • 線形代数・連立方程式

    4次の正方行列 A=(1 α β 0)   (2 β 10 α)   (α 4 β -4)   (1 2 3 -4) とベクトルbを用いて表される4元連立1次方程式Ax=bについて、解空間が t(x1 x2 x3 x4)=t(5+2s -3s+2t 1+s-t 3-s+t) s,tは実数   で与えられているときの、α、βを求めたいのですが、どのような条件を使って考えていけばよいのでしょうか?同次方程式を考えたりしてみたのですが、うまくいきません。どなたかお力添えをお願いします。  なを、カッコの前のtは転置行列という意味で使用させていただきました。大変読みにくいかもしれませんが、よろしくお願いします。