!!§!! Вспомогательная страница к разделу ((:mapping:operator ОПЕРАТОР)) ---- ==Задачи== 1. Оператор $ \mathcal A $ в $ \mathbb R^{3} $ действует следующим образом: **a)** $ \mathcal A(1,2,3)=(-2,1,1),\ \mathcal A(1,1,1)=(0,1,1),\ \mathcal A(1,1,0)=(4,0,2) $, определить $ \mathcal A(-1,1,-2) $; **б)** $ \mathcal A(1,2,1)=(-1,0,1),\ \mathcal A(2,1,2)=(1,1,1),\ \mathcal A(1,1,1)=(1,1,0) $, определить $ \mathcal A(3,2,1) $; **в)** $ \mathcal A(1,2,1)=(-1,0,1),\ \mathcal A(-2,-3,-2)=(1,1,1),\ \mathcal A(1,1,1)=(0,-1,-2) $, определить $ \mathcal A(0,-2,0) $; **г)** $ \mathcal A(1,2,1)=(-1,0,1),\ \mathcal A(-2,-3,-2)=(1,1,1),\ \mathcal A(0,1,0)=(-1,1,3) $, определить $ \mathcal A(0,0,1) $. 2. В пространстве $ \mathbb P_3 $ полиномов степеней $ \le 3_{} $ с вещественными коэффициентами оператор задан следующим образом: **a)** $ \mathcal A (p(x))= $ частное от деления $ p_{}(x) $ на $ x^{2}+1 $ , найти $ \mathcal{K}er (\mathcal A) $ и $ \mathcal{I}m(\mathcal A) $; **б)** $ \mathcal A (p(x))=3\,x^2p^{\prime \prime}(x)-2 p^{\prime}(x) $, найти его матрицу в базисе $ \{ 1, x, 1/2(3\,x^2-1),\ 1/2(5x^3-3\,x) \} $; **в)** $ \ \mathcal A (f(x)) = f(x) (x^2-2) \pmod{x^4-x^3-x^2+x} $, (т.е. полином $ f_{}(x) $ отображается в ((:polynomial#делимость_полиномов остаток от деления)) произведения $ f(x) (x^2-2) $ на $ x^4-x^3-x^2+x $); найти $ \mathcal A_{}^{-1} $. 3. В пространстве квадратных матриц $ 2_{} $-го порядка выбран базис: $$ E_1=\left( \begin{array}{cc} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{array} \right),\ E_2=\left( \begin{array}{cc} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{array} \right),\ E_3=\left( \begin{array}{cc} 0 & 0 \\ 1 & 0 \end{array} \right),\ E_4=\left( \begin{array}{cc} 0 & 0 \\ 0 & 1 \end{array} \right) \ . $$ Построить в этом базисе матрицу отображения Ляпунова $$ \mathcal V (X) = A^{\top}X+XA \ . $$ Здесь матрица $ A_{} $ --- некоторая фиксированная квадратная матрица $ 2_{} $-го порядка. Сравнить ответ с вот этим ((:algebra2:kronecker_prod объектом)). 4. Найти все значения параметра $ \alpha_{} $, при которых матрица **а)** $$ \quad \left( \begin{array}{rcr} 3-\alpha &\alpha -5 & \alpha \\ -\alpha &\alpha - 2 & \alpha \\ 5 & -5 & -2 \end{array} \right) \ ; $$ **б)** $$ \left( \begin{array}{ccc} 1-5\, \alpha & 4\, \alpha & 3\, \alpha \\ 5\, \alpha & 1-4\, \alpha & -3\, \alpha \\ -15\, \alpha & 12\, \alpha & 1+9 \, \alpha \end{array} \right) $$ диагонализуема. 5. Доказать, что любые $ n_{}+1 $ степеней произвольного оператора, заданного в пространстве размерности $ n_{} $, будут линейно зависимыми. 6. При каком условии оператор $ \mathcal A $ будет иметь **неподвижную точку**: $$ X \in \mathbb V, X \ne \mathbb O,\ \mathcal A (X)=X \ ? $$ 7 ((#источники [1])). Рассмотрим пространство полиномов $ \mathbb P $ всевозможных степеней от переменной $ x_{} $. Пусть $$ \mathcal A (a_0+a_1x+\dots+a_nx^n)= a_1+a_2x+\dots+a_nx^{n-1},\quad \mathcal B (f(x))= xf(x) \ . $$ Доказать, что $$ \mathcal A \mathcal B = \mathcal E , \quad \mathcal B \mathcal A \ne \mathcal E \ . $$ 8. Существует ли оператор в $ \mathbb R^{2} $, отображающий треугольник $ P_{1}P_2P_3 $ в треугольник $ Q_1Q_2Q_3 $ если **a)** $ P_1=(1,1),P_2=(3,1),P_3=(2,3) $, а $ Q_1=(1,1),Q_2=(2,1),Q_3=(1,4) $; **б)** $ P_1=(0,0),P_2=(3,1),P_3=(2,3) $, а $ Q_1=(0,0),Q_2=(2,1),Q_3=(1,4) $; **в)** $ P_1=(2,1),P_2=(3,3),P_3=(4,2) $, а $ Q_1=(1,1),Q_2=(2,2),Q_3=(3,1) $ ? Если да, то укажите количество таких операторов. Во что при этом отображается ((http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B8%D0%B4 центроид)) треугольника? 9. Доказать, что для любых двух различных векторов $ \{X,Y\}\subset \mathbb R^n $ одинаковой длины существует оператор ((:mapping:operator#матрица_оператора_отражения_оператора_хаусхолдера зеркального отражения)), переводящий один вектор в другой. 10. Найти спектр оператора ((:mapping:operator#матрица_оператора_отражения_оператора_хаусхолдера зеркального отражения)). 11. В ненулевом пространстве случайным образом выбирается действующий в нем оператор. Какова вероятность того, что он вырожден? 12. В пространстве $ \mathbb P_2 $ полиномов по $ x_{} $ степени $ \le 2 $ ((:mapping:operator линейный оператор)) действует по правилу: $$ \mathcal A(x^2+x+1)=2\,x+1,\ \mathcal A(x^2-x-1)=x-3,\ \mathcal A(1)=x \ . $$ Можно ли обобщить свойство линейности таким вот образом: $ \mathcal A(x)=x \mathcal A(1) $? 13. При какой матрице перехода от старого базиса к новому матрица оператора не изменится? 14. Доказать, что линейный оператор $ Y = A X $, действующий в $ \mathbb R^3 $, (т.е. $ A \in \mathbb R^{3\times 3}$), отображает произвольный шар либо **(а)** в эллипсоид, либо **(б)** в эллипс, либо **(в)** в точку. В случае **(а)**: как связаны между собой объемы шара и эллипсоида? В случае **(б)**: как связаны между собой объем шара и площадь эллипса? 15. D пространстве $ \mathbb R^3 $ первый оператор поворачивает точки вокруг оси $ Oz $ на угол $ \pi/2 $, а второй поворачивает точки вокруг оси $ Ox $ на угол $ \pi/2 $. Найти ось вращения результирующего поворота. Показать, что при смене последовательности поворотов у результирующего поворота ось вращения меняется, а величина угла поворота нет. ==Источники== [1]. **Шилов Г.Е.** //Математический анализ. Конечномерные линейные пространства.// М.Наука.1969