Druhá písomka - afinný obal

Moderators: Martin Sleziak, Ludovit_Balko, Martin Niepel, Tibor Macko

Post Reply
Martin Sleziak
Posts: 5582
Joined: Mon Jan 02, 2012 5:25 pm

Druhá písomka - afinný obal

Post by Martin Sleziak »

Úloha z dnešnej náhradnej písomky:
Nájdite najmenší afinný podpriestor $\mathbb R^4$, ktorý obsahuje bod $A=(-1,0,2,3)$ a priamku $p=\{(1-t, 3+2t,1+t,3t); t\in\mathbb R\}$. Napíšte jeho parametrické aj analytické vyjadrenie.
Priamku $p$ máme zadanú bodom $B=(1,3,1,0)$ a vektorom $\vec u=(-1,2,1,3)$.

Afinný podpriestor obsahujúci $p$ aj $A$ musí obsahovať aj vektor
$\newcommand{\vekt}[1]{\overrightarrow{#1}}\vec v=\vekt{BA}=(-2,-3,1,3)$

Hľadaný afinný podpriestor je presne podpriestor $B+[\vec u, \vec v]$. Toto nám po rozpísaní do súradníc dáva parametrické vyjadrenie.

Na nájdenie analytického vyjadrenia skúsme zjednodušiť vektorovú zložku
$
\begin{pmatrix}
-1 & 2 & 1 & 3 \\
-2 &-3 & 1 & 3
\end{pmatrix}\sim$ $
\begin{pmatrix}
1 & 5 & 0 & 0 \\
-2 &-3 & 1 & 3
\end{pmatrix}\sim$ $
\begin{pmatrix}
1 & 5 & 0 & 0 \\
0 & 7 & 1 & 3
\end{pmatrix}
$

Vidíme, že napríklad vektory $(5,-1,7,0)$ a $(0,0,3,-1)$ sú kolmé na vektorovú zložku nášho afinného podpriestoru. Po dosadení niektorého bodu dostaneme analytické vyjadrenie:
$5x_1-x_2+7x_3=9$, $3x_3-x_4=3$.

Časté chyby
Ak chceme v $\mathbb R^4$ dostať dvojrozmerný objekt, potrebujeme dve rovnice. Čiže nájsť jednu rovnicu, ktorú spĺňajú všetky body, nestačí. Jedna rovnica nám dá nadrovinu, čiže podpriestor dimenzie 3.
Martin Sleziak
Posts: 5582
Joined: Mon Jan 02, 2012 5:25 pm

Re: Druhá písomka - afinný obal

Post by Martin Sleziak »

Martin Sleziak wrote: Thu Mar 26, 2015 3:30 pm Na nájdenie analytického vyjadrenia skúsme zjednodušiť vektorovú zložku
$
\begin{pmatrix}
-1 & 2 & 1 & 3 \\
-2 &-3 & 1 & 3
\end{pmatrix}\sim$ $
\begin{pmatrix}
1 & 5 & 0 & 0 \\
-2 &-3 & 1 & 3
\end{pmatrix}\sim$ $
\begin{pmatrix}
1 & 5 & 0 & 0 \\
0 & 7 & 1 & 3
\end{pmatrix}
$

Vidíme, že napríklad vektory $(5,-1,7,0)$ a $(0,0,3,-1)$ sú kolmé na vektorovú zložku nášho afinného podpriestoru. Po dosadení niektorého bodu dostaneme analytické vyjadrenie:
$5x_1-x_2+7x_3=9$, $3x_3-x_4=3$.
Niekto sa dnes pýtal na tento príklad, konkrétne na to ako sme dostali $(5,-1,7,0)$ a $(0,0,3,-1)$.
V podstate ide iba o nájdenie homogénnej sústavy k zadanému podpriestoru, podobné veci sme rátali tu: viewtopic.php?t=1482

V tomto prípade som síce maticu neupravil na redukovaný tvar, ale v prvom a treťom stĺpci mám jednotku a v ostatných riadkoch nuly.
Môžem si teda na ostatných miestach zvoliť ľubovoľné hodnoty a dorátať veci v prvom a treťom stĺpci. Ak si napríklad zvolím jednotky a nuly, t.j. hľadám vektory v tvare $(\cdot,1,\cdot,0)$ a $(\cdot,0,\cdot,1)$.
V tom to prípade takto dostanem homogénnu sústavu:
$$
\left(\begin{array}{cccc|c}
-5 & 1 &-7 & 0 & 0 \\
0 & 0 &-3 & 1 & 0
\end{array}\right).
$$
(V tom čo som napísal vyššie som si zvolil opačné vektory - v praxi na tom nezáleží, asi sa mi viac pozdávalo začať kladným znamienkom.)

Potom sme ešte chceli nájsť príslušnú nehomogénnu rovnicu. Napríklad ak dosadíme bod $(1,3,1,0)$, tak vidíme ako majú vyzerať pravé strany.
$$
\left(\begin{array}{cccc|c}
-5 & 1 &-7 & 0 &-9 \\
0 & 0 &-3 & 1 &-3
\end{array}\right).
$$
Post Reply