Question 3 · Álgebra UOC Juny 2023

Tema: Coordenadas, cambio de base y ortogonalidad · Del examen Juny (2023)

Enunciado

Question 3 (25% of final grade). Subspaces and change of basis

Let E⊂R4E \subset \mathbb{R}^4 be the 3-dimensional subspace defined by:E={(a1,a2,a3,a4)∈R4∣a1+a2+a3=a4}E = \{(a_1, a_2, a_3, a_4) \in \mathbb{R}^4 \mid a_1 + a_2 + a_3 = a_4\}Let v=(a+1,a+2,a+3,3a+6)v = (a+1, a+2, a+3, 3a+6), where a∈{0,1,…,9}a \in \{0, 1, \dots, 9\}.

a)

Verify that the set A={(1,0,0,1),(0,1,0,1),(0,0,1,1)}A = \{(1,0,0,1), (0,1,0,1), (0,0,1,1)\} forms a basis of EE. Check whether v∈Ev \in E, and if so, determine the coordinates of vv relative to the basis AA.

c1=c_1 =

c2=c_2 =

c3=c_3 =

b)

Let k∈Rk \in \mathbb{R}, k≠0k \neq 0, and let the change-of-basis matrix from a basis B={u1,u2,u3}B = \{u_1, u_2, u_3\} to the basis AA be:CB→A=(k−66−36063−360032)C_{B\to A} = \begin{pmatrix} k & -\frac{\sqrt{6}}{6} & -\frac{\sqrt{3}}{6} \\ 0 & \frac{\sqrt{6}}{3} & -\frac{\sqrt{3}}{6} \\ 0 & 0 & \frac{\sqrt{3}}{2} \end{pmatrix}Find the vectors of the basis BB. Is there any value of kk for which BB is an orthonormal basis of EE with respect to the standard Euclidean inner product?

u1=u_1 =

u2=u_2 =

u3=u_3 =

Enunciado: Question 3 · Álgebra UOC Juny 2023

Solución

Según los criterios oficiales de corrección

a) Coordinate c1c_1 of [v]A[v]_A:

Solución: a+1a + 1

a) Coordinate c2c_2 of [v]A[v]_A:

Solución: a+2a + 2

a) Coordinate c3c_3 of [v]A[v]_A:

Solución: a+3a + 3

b) Vector u1u_1 of basis BB:

Solución: (k,0,0,k)(k, 0, 0, k)

b) Vector u2u_2 of basis BB:

Solución: (−66,63,0,66)(-\frac{\sqrt{6}}{6}, \frac{\sqrt{6}}{3}, 0, \frac{\sqrt{6}}{6})

b) Vector u3u_3 of basis BB:

Solución: (−36,−36,32,36)(-\frac{\sqrt{3}}{6}, -\frac{\sqrt{3}}{6}, \frac{\sqrt{3}}{2}, \frac{\sqrt{3}}{6})

b) Values of kk for which BB is orthonormal:

Solución: ±22\pm \frac{\sqrt{2}}{2} / ±12\pm \frac{1}{\sqrt{2}}

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