Determine uma transformação linear cujo núcleo é gerado pelo vetor .

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem que encontrar uma transformação linear cuja núcleo seja gerado pelo vetor . Aqui, o núcleo de uma transformação linear é o conjunto de vetores que são mapeados para o vetor zero. Para resolver isso, vamos precisar entender como construir uma matriz que tenha esse vetor no seu núcleo.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que uma transformação linear pode ser representada por uma matriz. Como vai de para , nossa matriz vai ser . Queremos que apenas os múltiplos do vetor sejam enviados para o zero. Isso significa que a matriz deve ter rank 2 (pois o núcleo tem dimensão 1).

Passo 3

Para garantir que esteja no núcleo, precisamos que multiplicando a matriz por esse vetor resulte no vetor zero. Ou seja:
Isso nos dá um sistema de equações que vamos usar para determinar os elementos da matriz .

Passo 4

Vamos chamar a matriz de:
Multiplicando por :
Isso resulta nas seguintes equações:

Passo 5

Vamos resolver esse sistema para expressar alguns elementos da matriz em função dos outros. Por exemplo, podemos escolher como variáveis livres:
Assim, a matriz fica:

Passo 6

Como há muitas soluções possíveis, vamos escolher valores simples para as variáveis livres para facilitar. Por exemplo, podemos definir , , , , , . Substituindo esses valores:
Então, a matriz fica:

Resposta

Uma transformação linear que satisfaz as condições é representada pela matriz:

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