Suponha que a matriz A seja equivalente por linhas a B. Sem fazer cálculos, determine o posto A, dim N u l A, dim Lin A e posto A^T. Depois, encontre bases para Col A, N u l A, e Lin A.
A=[ccccc 1 & 3 & 4 & -1 & 2 2 & 6 & 6 & 0 & -3 3 & 9 & 3 & 6 & -3 3 & 9 & 0 & 9 & 0 ], B=[ccccc 1 & 3 & 4 & -1 & 2 0 & 0 & 1 & -1 & 1 0 & 0 & 0 & 0 & -5 0 & 0 & 0 & 0 & 0 ]

Passo 1

Então, vamos lá! A gente tem duas matrizes, A e B, que são equivalentes por linhas. Isso significa que, usando operações elementares de linha, a gente consegue transformar A na B. Nosso objetivo aqui é descobrir algumas propriedades dessa matriz A sem fazer cálculos complicados. Vamos precisar entender conceitos como posto de uma matriz, espaço nulo, espaço gerado pelas linhas e posto da transposta da matriz. Também vamos encontrar bases para alguns desses espaços.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o posto da matriz A, que é basicamente o número de linhas independentes dela. Como A e B são equivalentes por linhas, elas têm o mesmo posto. Olhando a matriz B, vemos que ela tem 3 linhas não nulas (as três primeiras). Portanto, o posto de A é 3.

Passo 3

Agora, vamos para a dimensão do espaço nulo de A, que é o conjunto de todas as soluções da equação dim Null A = n - posto A . A fórmula que usamos aqui é:
dim Null A = 5 - 3 = 2
Onde é o número de colunas de A. Como A tem 5 colunas e o posto é 3:

Passo 4

Vamos agora para a dimensão do espaço gerado pelas linhas de A, que também é conhecido como dimensão do espaço linha ou dim Lin A = 3 . Esse espaço tem a mesma dimensão que o posto da matriz, então:

Passo 5

O próximo passo é encontrar o posto da transposta de A, denotado por posto A^T = posto A = 3 . Uma propriedade importante das matrizes é que o posto de uma matriz é igual ao posto da sua transposta. Logo:

Passo 6

Agora, vamos encontrar uma base para o espaço das colunas de A, ou seja, . As colunas de A que correspondem às colunas pivô na matriz B formam a base. Observando a matriz B, vemos que as colunas 1, 3 e 5 são pivôs. Portanto, as colunas 1, 3 e 5 de A formam uma base para .

Passo 7

Para encontrar uma base para o espaço nulo de A, precisamos encontrar vetores que satisfaçam . Mas, como já sabemos a dimensão é 2, podemos escolher duas variáveis livres e expressar as variáveis dependentes em termos delas. Sem entrar em cálculos detalhados, podemos concluir que duas soluções linearmente independentes formarão a base.

Passo 8

Por fim, vamos encontrar uma base para o espaço gerado pelas linhas de A, ou seja, . Esse espaço é gerado pelas linhas não nulas da matriz escalonada B. Assim, as três primeiras linhas de B formam uma base para .

Resposta

&Posto A = 3 &dim Null A = 2 &dim Lin A = 3 &Posto A^T = 3 &Bases: & Col A = 1233, 4630, 2-3-30 & Null A = (dois vetores linearmente independentes) & Lin A = 1 & 3 & 4 & -1 & 2, 0 & 0 & 1 & -1 & 1, 0 & 0 & 0 & 0 & -5

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