Vamos resolver um exercício sobre transformações lineares. Precisamos encontrar o núcleo (ou kernel) e a imagem de uma transformação linear específica. Para isso, vamos usar conceitos de álgebra linear, como sistemas de equações e combinações lineares.
Passo 2
Primeiro, vamos encontrar o núcleo da transformação . O núcleo é o conjunto de todos os vetores que, quando aplicamos a transformação , resultam no vetor zero . Ou seja, queremos resolver:
Passo 3
Isso nos dá um sistema de equações:
Vamos resolver esse sistema para encontrar os valores de , e .
Passo 4
Da primeira equação, temos que . Substituindo na segunda equação, encontramos que . A terceira equação verifica-se automaticamente, pois .
Passo 5
Perceba que não aparece em nenhuma das equações. Isso significa que pode ser qualquer número real. Portanto, o núcleo de é formado por todos os vetores onde e , mas é livre.
Passo 6
Agora, vamos encontrar a imagem da transformação . A imagem é o conjunto de todos os vetores que podem ser obtidos aplicando a algum vetor . Ou seja, queremos descrever todos os vetores .
Passo 7
Podemos reescrever como uma combinação linear dos vetores e :
Isso mostra que qualquer vetor na imagem de é uma combinação desses dois vetores.
Passo 8
Portanto, a imagem de é o subespaço gerado pelos vetores e . Isso significa que a imagem é todo o plano formado por essas duas direções no espaço tridimensional.
Resposta
O núcleo de é o conjunto e a imagem de é o subespaço gerado pelos vetores .