12
UNI VERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CAL- DAS MATEMATICAS ESPECIALES PRIMER PARCIAL Yeison Moreno Parra 20122073014 Henry Eric k Perez 20122073068 1). Pruebe por induccion matematica que para cualqu iera numeros de  z  yw  complejos y cualquie enteropositivo  n: (z + w) n = n P k=0 n k z nk w k . Haciendo n=0 se obtiene: (z + w) 0 = P 0 k=0  ( 0 k )z 0k w k (z + w) 0 = P 0 k=0  (1)z 0k w k = ( 1)(z 0 w 0 ) =  1 cuando n=1 (z + w) 1 = 1 0 z 10 w 0 + 1 1 z 11 w 1 1 0 =  1! (10)!0! = 1 1 1 =  1! (11)!1! = 1 (z + w) 1 = 1 z 1 + 1 1 w =  z + w Haciendo n=n+1 (z + w) n+1 = P n+1 k=0  ( n+1 k  )z n+1k w k (z + w) n+1 = ( z + w)(z + w) n = ( z + w)(z n +:::+  n k1 z nk+1 w) (z + w) n+1 = z n+1 +( n 1 + n 0 )z n w + ::: + ( n k +  n k1 )z n+1k w k +:::+ Obteniendo como resultado por el metodo de induccion: (z + w) n+1 = P n+1 k=0  ( n+1 k  )z n+1k w k cuando n=2 (z + w) 2 = 2 0 z 20 w 0 + 2 1 z 21 w 1 + 2 2 z 22 w 2 2 0 =  2! (20)!0! = 1 2 1 =  2! (21)!1! = 2 2 2 =  2! (22)!2! = 1 (z + w) 2 = 1 z 2 1 + 2 zw + 1 1 w 2 = z 2 +2zw + w w cuando n=s (z + w) s = s 0 z s0 w 0 + s 1 z s1 w 1 + s 2 z s2 w 2 +:::::+ s k z sk w k s 0 =  s! (s0)!0! = 1 s 1 =  s! (s1)!1! =  s (s1)! 1

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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CAL-DAS

MATEMATICAS ESPECIALESPRIMER PARCIALYeison Moreno Parra 20122073014Henry Erick Perez 20122073068

1). Pruebe por induccion matematica que para cualquiera numerosde  z   yw   complejos y cualquie enteropositivo  n:

(z + w)n =nP

k=0

n

k

znkwk.

Haciendo n=0 se obtiene:

(z + w)0 =P0

k=0 (0k)z0k

wk

(z + w)0 =P0

k=0 (1)z0k

wk= (1)(z0

w0) =  1

cuando n=1(z + w)1 =

10

z10w0+

11

z11w1

10

=   1!

(10)!0!= 111

=   1!

(11)!1!= 1

(z + w)1 = 1 z 1 + 1 1 w =  z + w

Haciendo n=n+1

(z + w)n+1

=Pn+1

k=0 (n+1k   )z

n+1

k

wk

(z + w)n+1 = (z + w)(z + w)n= (z + w)(zn+:::+

  n

k1

znk+1w)

(z + w)n+1 = zn+1+(

n

1

+

n

0

)z

nw + ::: + (

nk

+

  nk1

)z

n+1kwk+:::+

Obteniendo como resultado por el metodo de induccion:(z + w)n+1 =

Pn+1k=0 (n+1

k   )zn+1k

wk

cuando n=2(z + w)2 =

20

z20w0+

21

z21w1+

22

z22w2

20

=   2!

(20)!0!= 121

=   2!

(21)!1!= 222

=   2!

(22)!2!= 1

(z + w)2 = 1 z21 + 2 zw + 1 1 w2= z2+2zw + ww

cuando n=s(z + w)s =

s

0

zs0w0+

s

1

zs1w1+

s

2

zs2w2+:::::+

sk

zskwk

s0

=   s!

(s0)!0!= 1s1

=   s!

(s1)!1!=  s(s1)!

1

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s2

=   s!

(s2)!2!=  s

2(s1)!

s

k=   s!

(sk)!k!= 1

(z + w)s

= zs+   s(s1)!zs1w1+   s

2(s1)!zs2w2+::::: + zskwk

cuando n=s+1(z + w)s+1 = (z + w)(z + w)s

(z + w)(z + w)s= (z + w) (sP

k=0

sk

zskwk) =  z(

sPk=0

sk

zskwk) + w(

sPk=0

sk

zskwk)

al multiplicar se obtienesP

k=0

sk

zs+1kwk+

sPk=0

sk

zskwk+1

s

0

zs+1w0 +

sPk=1

sk

zs+1kwk

+

  sP

k=0

sk

zskwk+1 +

ss

z0ws+1

s+10

zs+1w0 + s

Pk=1

sk

zs+1kwk

+h

s+1s+1

i

s+10

zs+1w0 +

sPk=1

sk

zs+1kwk

+h

  (s+1)!((s+1)(s+1))!(s+1)!

i

s+10

zs+1w0 +

sPk=1

sk

zs+1kwk

+1

entoncessP

k=1

  s

k1

zsk+1wk+11+

ss

ws+1

sPk=1

  s

k1

zs+1kwk+

s+1s+1

ws+1

y sumando los dos terminos

s+10

zs+1w0+ s

Pk=1

sk

zs+1kwk+ s

Pk=1

  s

k1

zs+1kwk+

s+1s+1

ws+1

s+10

zs+1+

sPk=1

hsk

+

  sk1

izs+1kwk+

s+1s+1

ws+1

s+10

zs+1+

sPk=1

s+1

k

zs+1kwk+

s+1s+1

ws+1

s+1Pk=1

s+1

k

zs+1kwk

se comprueba el teorema de newton

2)a) veri…car si los siguientes conjuntos:1.El grupo de las funciones derivables  f  que verigri…can que:   f 00(t)

2f 0(t) + tf (t) = 0

2.El de las reales continuas (en un punto en un intervalo) talesque:   f (x0) = 1:

2

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Tienen estructura de espacio vectorial, con las operaciones usualesde

suma de funciones y escalar por función.Respuesta 1:

f; g 2 V  !   (f  +  g) 2 V 

(f  + g)ll

(t)  2(f  + g)l+t(f  + g)(t)

f ll(t) + gll(t)  2

f l(t) + gl(t)

+t [f (t) + g(t)]

f ll(t)  2f l(t) + tf (t) + gll(t)  2gl(t) + tg(t)

como  f (t); g(t) 2 V; entonces

f ll(t)  2f l(t) + tf (t) =  0

gll

(t)  2g

l

(t) + tg(t) =  0entonces;f ll(t)  2f 

l(t) + tf (t) + gll(t)  2g

l(t) + tg(t) =  0 + 0 =  0

 2R; f  2  V; (f )(t) 2 V

(f ll(t)  2f l(t) + tf (t))

f ll(t)  2f l(t) + tf (t)

como  f  2  V   entoncesf ll(t)  2f 

l(t) + tf (t) =  0

(f ll(t)  2f l(t) + tf (t)) =  0 = 0  para todo   2R

entonces

f ll(t)  2f l(t) + tf (t) = 0  para todo   2R

Así entonces: este es un espacio vectorial.respuesta 2:

W  = ff  2  G[a;b]/f (x0) = 1; x0 2 [a; b]gf; g 2 W   dado  x0   entonces  f (x0) = 1  g(x0) = 1(f  + g)(x0) =  f (x0) + g(x0) =  1 + 1 =  2 6= 1

Luego  f  +  g =2 W  por tanto no es espacio vectorial.

b)1)f ; g 2 w=f (0) 6= 0; g(0) 6= 0

f  + g 2 w

(f  + g)ll(t)  2(f  + g)l+t(f  + g)(t)

3

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f ll(t) + gll

(t)  2

f l(t) + gl(t)

+t [f (t) + g(t)]

f ll(t) 

2f l(t) + tf (t) + g

ll(t)

 2g

l(t) + tg(t)

f ll(t)  2f l(t) + tf (0) + g

ll(t)  2gl(t) + tg(0)

como   tf (0) 6= 0; g(0) 6= 0

f ll(t)  2f l(t) 6= 0  = tf (0)

gll(t)  2gl(t) 6= 0  = tg(0)

tf (0) + tf (0) =  0

tg(0) + tg(0) =  0

entonces 0+0=0

ahora 2R; f  2  W; (f )(t) 2 W

como  f 

 2 W   entonces

f ll(0)  2f l

(0) + tf (0) =  0f (0) 6= 0

tf (0) = f ”(0) + 2f 0(0)(f ll(0)  2f l(0)  f ”(0) + 2f 0(0))f ll(0)  2f l(0)  f ”(0) + 2f 0(0) = 00 = 0  para todo   2R

Asi entonces W es un sub espacio vectorial de V

2)f; g 2 W  !   (f  +  g) 2 W; f (t0) = 1

(f  + g)ll(t)  2(f  + g)l+t(f  + g)(t)f ll(t) + g

ll(t)  2

f l(t) + gl(t)

+t [f (t) + g(t)]f ll(t)  2f l(t) + tf (t) + gll(t)  2gl(t) + tg(t)

como  f (t0); g(t0) 2 W; entonces

f ll(t0)  2f l(t0) + tf (t0) + g

ll(t0)  2gl(t0) + tg(t0)

0 0 + t + 0 0 + t =  0

t =  0

Si tenemos  f ll(t)  2f l(t) + 0 = 0Entonces  f ll(t)  2f l(t) 6= f ll(t)  2f l(t) + tf (t)por tanto W no es un subespacio vextorial de V.3).

demostrar que si v y w son vectores de un espacio real V conproducto interior, entonces:a) j  < v;w > j jjvjjjjwjjExtienda el resultado cuando el espacio vectorial es el de las fun-

ciones reales continuas en [a,b], dar un ejemplo.

4

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b) demostrar que si v y w son vectores de un espacio vectorialcomplejo V con producto interior, entonces:

< v; w >=14 jjv + wjj21

4 jjv  wjj2+ i4 jjv + iwjj2 i

4 jjv  iwjj2solución:a). si u y v son vectores en Rn;   entoncesju  vj jjujjjjvjj   (1)si u=0, entonces jjujj=0 y   u  v   =0, de modo que se cumple (1).

Ahora supongamos que u es distinto de cero. Sea r un escalar yconsideremos el vector ru+v. de acuerdo con el teorema que estableceque jjwjj2 = w  w:

0  (ru + v)  (ru + v) =  r2

u u + 2ru v + v  v

= ar2 + 2br + cdonde  a =  u  u; b =  u  v y c =  v  vAhora  p(r) =  ar2 + 2br +  c   es un polinomio cuadrático en r (cuya

gra…ca es una parábola que abre hacia arriba, pues a>0) que es nonegativo para todos los valores de r. Esto signi…ca que el polinomiono tiene raíces reales, o si las tiene, son iguales. [si p(r) tuviera dosraíces distintas r1  y r2:  seria negativo para algún valor de r entre r1   yr2   ]

recordando que las raíces de p(r) están dadas por la fórmula cuadráticacomo

0.0.1   2b+p 4b24ac2a

  y   2bp 4b24ac2a

(a6= 0  pues u6= 0). Ambas raíces son iguales o no existen raíces realessi

4b24ac  0

lo cual signi…ca queb2 ac

al sacar las raices cuadradas de ambos lados y observar que p 

a =p u  u = jjujj; p 

c = p 

v  v  = jjvjj;y tomando la raíz positiva de

p b2 =

p (u  v)2 = j < u; v > j;  debido a

que b esta elevado al cuadrado siempre sera positivo el resultado espor esto que se pone en valor absoluto.

ejemplo: considere los vectores u=(1,0,0,1), v=(0,1,1,0) y w=(3,0,0,3).Entonces

uv = 0   y v  w = 0lo cual implica que tanto u y v como v y w son ortogonales. Ten-

emosuw = 6;   jjujj = p 2;   jjwjj = p 18; u  w = jjujjjjwjjel coseno del ángulo entre u y w es 1. En consecuencia, concluimos

que u y v tienen la misma dirección.ejemplo: si u y v son , uv  = 13  por lo tanto, juvj = 13  jjujjjjvjj =p 

18p 

30

5

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utilizaremos la desigualdad de Cauchy-Schwarz para de…nir el an-gulo entre dos vectores distintos de cero en R n:

Si u y v son vectores distintos de cero la desigualdad de Cauchy-Schwarz implica que uv

jjujjjjvjj

 1 o   1    uvjjujjjjvjj 1

al examinar la parte de la gra…ca de y=cos  para 0      vemosque para cualquier numero r en el intervalo [-1,1], existe un uniconúmero real    tal que cos =  r:  Esto implica que hay un único númeroreal     tal que

cos =   uvjjujjjjvjj ;   0    

el ángulo     es el angulo entre u y v.en el caso de R3;podemos aplicar la ley de los cosenos para estable-

cer que el coseno del angulo entre u y v esta dado por la anteriorformula. Sin embargo, para Rn; n > 3;  tenemos que de…nirlo como la

formula anterior.b).si V es un espacio vectorial  C, entonces jjv + wjj2 = jjvjj2 + 2 < v;w >

+jjwjj2 y   jjv  wjj2 = jjvjj2  2 < v;w >  +jjwjj2se tiene que14 jjv + wjj21

4 jjv  wjj2=12< v; w > 1

2

< v; w >  =  <  v; w >

14jjv + wjj21

4jjv  wjj2= Re < v; w >

Por otro lado,jjv + iwjj2 = jjvjj2 + 2Re < v;iw > +jjiwjj2 = jjvjj2 + 2Im <v;w > +jjwjj2

y de manera similar jjv  iwjj2 = jjvjj2  2 Im < v; w >  +jjwjj2;   lo queimplica que

i4 jjv + iwjj2 i

4 jjv  iwjj2= i2< v; w > i

2

< v; w >  =  <  v; w >

i

4 jjv + iw

jj2

i

4 jjv 

iwjj2= i Im < v; w >

obteniendo que  < v;w >= Re < v; w > +iIm < v; w >  lo que tambienpuede escribirse como  < v;w >=   1

4 jjv + wjj2   14 jjv  wjj2 +   i

4 jjv + iwjj2 i4 jjv  iwjj2

4.a)demostrar el proceso de ortogonalizacion de gram-schmidtsea V  un espacio vetorial con producto interno.Todo subespacio  W 

con una base tiene al menos una base ortogonal y una base ortonor-mal.

Si B  = fv1;v2;v3;:::;vkg es cualquier base de V   entonces  0 = fu1;u2; u3;:::;ukges una base ortogonal donde:

u1= v1

u2= v2 hv2u1ihu1u1i

u3= v3 hv3u1ihu1u1iu1 hv3u2i

hu2u2iu2

6

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::

uk= vk hvku1ihu1u1iu1 hvku2ihu2u2iu2::::   hvkuk1ihuk1uk1iuk1

Gen fv1;v2;v3;:::vkg = Gen fu1; u2;u3; :::ukg ; i =  1;:::; k

el vector    es ortogonal al normalizarlo se obtiene   00

00=n

  u1

ku1k ;   u2

ku2k ;   u3

ku3k ;:::   ukkukko

donde kukk =   2p hvk;vki

b) Dado el espacio vectorial elospolinomios reales de grado menor

o igual a n:Pn:Sea   el producto interior   < f ; g >   = R b

a W (x)f (x)g(x)dx

con  W (x) >  0W

x 2 [a; b]Aplique elproceso de Gram-Schmidt a la base:f1; x ; x2; x3; x4g   par

construir una base ortogonal de P4  subespacio de P n;  cuando a=1, b=1W (x) =   2

p 1  x2

U 1 = 1   U 2  =  x U 3  =  x2 U 4  =  x3 U 5  =  x4

 V 1  =  U 1  = 1

 V 2  =  U 2  proy(U 2)v1  =  x    < x;  1>

<1;1>  = x 

R 11

 x  2p 

1x2dxR 11

2p 1x2dx

  = xR 11

 x   2p 

1  x2dx = 0R 11

2p 

1  x2dx = 12

 V 3  =  U 3  proy(U 3)v1  proy(U 3)v2  =  x2   <x2 ;  1><1;1>

    <x2; x><x;x>

  x

= x2 R 11 x

2   2p 1x

2

dxR 11

2p 1x2dx   R 

11 x

3   2p 1x

2

dtR 11

 x2   2p 1x2dx x =  x2

1

8 12 = x214R 1

1x2   2

p 1  x2dx = 1

8R 11 x3   2

p 1  x2dx =  0

V4= U4proy(U4)v1proy(U4)v2proy(U4)v3= x3 <x3 ;  1><1;1>

  <x3; x><x;x>

  t   <x3; x2 14 >

<x2 14 ;x2 1

4 >(x

214

= x3R 11

 x3   2p 1x2dx

R 11

2p 1x2dx

 R 11

 x3   2p 1x2dx

R 11

 x2   2p 1x2dx

 xR 11

 x3 (x2 14 )

 2p 1x2dx

R 11

(x2 14 )(x2 1

4 )  2p 

1x2dx(x

214) =  x

3 116

18

 x =  x31

2xR 11 x3   2

p 1  x2dx =   1

16R 11 x3(x

214)   2

p 1  x2dx =  0

V5= U5proy(U5)v1proy(U5)v2proy(U5)v3proy(U5)v4= x4

<x4 ;  1>

<1;1>  <x4; x>

<x;x>   t h   <x4

<x2

= x4R 11

 x4   2p 1x2dx

R 11

2p 1x2dx

 R 11

 x4   2p 1x2dx

R 11

 x2   2p 1x2dx

 xR 11

 x4 (x2 14 )

 2p 1x2dx

R 11

(x2 14 )(x2 1

4 )  2p 

1x2dx(x

214

)R 11

 x4 (x3 12 x)  2

p 1x2dx

R 11

(x3 12 x)(x3 1

2 x)   2p 1xR 1

1 x4   2p 

1  x2dx =  R 11 x4(x

312x)   2

p 1  t2dt =  0

7

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Base Ortogonal(1)   = f1; x ; x2   1

4 ; x3   12x; x4  1xg

Se demuestra que hay ortogonalidad:R 11

x  2p 

1  x2dx =  0R 11 x(x

214)   2

p 1  x2dx =  0R 1

1 (x

312x)(x

214)   2

p 1  x2dx =  0R 1

1 (x

41x)(x31

2x)(x21

4)   2p 

1  x2dx =  0

Ahora volveremos aun mas …na la base para que sea ortonormallpara eso hallamos la magnitud de cada vi.

jV 1j =   2

q R 11

2p 

1  x2dx=q 

12

jV 2j =q R 1

1(x)(x)   2

p 1  x2dx=

q 18

jV 3j =q R 1

1(x2   1

4)(x2   14)   2

p 1  x2dx=

q   132

jV 4j =q R 1

1(x3   1

2x)(x3   1

2x)   2

p 1  x2dx=

q   1128

jV 5j =q R 1

1(x4  1x)(x4  1x)   2

p 1  x2dx=

q   1512

Base Ortonormal:(2)   = f   V  1

jV  1j ;   V  2jV  2j ;   V  3

jV  3j ;   V  4jV  4j ;   V   5

jV  5jg(2)   =

 f

p 2p 

;p 8p 

x;p 32p 

 (x2

  14 );

p 128p 

  (x3

  12 t);

p 512p 

  (x4

 1x)

g5) Sea V elespacio vectorial de las funciones continuas  C [; ]:Dado

el producto interior  < f;g >=R 

 f (t)g(t)dt

w =  Genn

  1p 2

;   1p 

 cos t;   1p 

 sin t; :::;   1p 

 cos nt;   1p 

 sin nto

= Tn [; ]

Subespacio de   C [; ]   formado por todos los poligonios trigono-metricos de grado  n

a) encuentrelamejor aproximacion para f (t) =  t2 en [; ]poligoniostrigonometricos de grado 5 y 6.

Muestre gra…camente el error en la aproximacion.

f (t) =  t2 g(t) =  W 

Proy(f (t))W   =   <f (t);W >

<W;W >   W   =

f (t)W 

W W 

 W 

8

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8/18/2019 Primer Parcial matematicas especiales

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t2   1p 

2dt

1p 2 1p 2 dt   1p 2

  =13

p 2

52

1

    1p 2

  =   132

*

t2

 sin(t)p 

  dt

sin(t)p 

sin(t)p 

  dt

  sin(t)p 

  =   01sin(t)p 

  = 0

*

t2

 cos(t)p 

  dt

cos(t)p 

cos(t)p 

  dt

  cos(t)p 

  =  4p 

1cos(t)p 

  = 4cos t

*

t2

 sin(2t)p 

  dt

sin(2t)p 

sin(2t)p    dt

  sin(2t)p 

  =   01sin(2t)p 

  = 0

*

t2

 cos(2t)p 

  dt

cos(2t)p 

cos(2t)p 

  dt

  cos(2t)p 

  =p 

1cos(2t)p 

  = cos 2t

*

t2

 sin(3t)p 

  dt

sin(3t)p 

sin(3t)p 

  dt

  sin(3t)p 

  =   01sin(3t)p 

  = 0

t2

 cos(3t)p 

  dt

cos(3t)p 

cos(3t)p 

  dt

cos(3t)p 

  =   4

9p 

1cos(3t)p 

  =    4

9 cos 3t

*

t2

 sin(4t)p 

  dt

sin(4t)p 

sin(4t)p 

  dt

  sin(4t)

p   =   0

1

sin(4t)

p   = 0

*

t2

 cos(4t)p 

  dt

cos(4t)p 

cos(4t)p 

  dt

  cos(4t)p 

  =14

1cos(4t)p 

  =   1

4 cos 4t

*

t2

 sin(5t)p 

  dt

sin(5t)p 

sin(5t)p 

  dt

  sin(5t)p 

  =   01  = 0

*

t2

 cos(5t)p 

  dt

cos(5t)p 

cos(5t)p 

  dt

  cos(5t)p 

  =    4

25p 

1cos(5t)p 

  =    4

25 cos5t

*

R  t

2 sin(6t)p    dt

sin(6t)p 

sin(6t)p 

  dt

  sin(6t)p 

  =   0

sin(6t)p 

  = 0

*

t2

 cos(6t)p 

  dt

cos(6t)p 

cos(6t)p 

  dt

  cos(6t)p 

  =p 

9

1cos(6t)p 

  =   cos(6t)

9

9

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luego se suma los resultadso diferentes de 0

132  4 cos t + cos 2t    4

9 cos3t+   14 cos 4t    4

25 cos5t +   cos(6t)9

y por ende esto se igual a  F (t) y se haya su sucecion para aproximarla ecuacion a  f (t)  entre   [; ]

t2 =   132  4 cos t + cos 2t    4

9 cos3t+   1

4 cos 4t    425

 cos 5t +   cos(6t)9

t2 =   132  4 cos t + cos 2t    4

P50k=2

cos((2k1)t)

(2k1)2

+P50

k=2

cos((2k)t)

k2

 =

t2=

0BBBBBBBBBBBBBBBBBBBB@

164 cos 16t +   1

81 cos 18t +   1100 cos20t +   1

121 cos 22t +   1144 cos 24t +   1

169 cos 26t +   1196 cos 28t +  

21

289 cos 34t +   1324 cos 36t +   1

361 cos38t +   1400 cos 40t + cos 2t  4 cos t +   1

4 cos 4t +   19 cos 6t +

+   136 cos 12t +   1

49 cos 14t +   1441 cos 42t +   1

484 cos44t +   1529 cos 46t +   1

576 cos 48t +   1625 cos 50t +

+   1784 cos 56t +   1

841 cos 58t +   1900 cos 60t +   1

961 cos62t +   11024  cos 64t +   1

1089  cos 66t +   11156 c

11296

 cos 72t +   11369

 cos 74t +   11444

 cos 76t +   11521

 cos 78t +   11600

 cos 80t +   11681

 cos 82t +   11764

+   11936 cos 88t +   1

2025 cos 90t +   12116 cos 92t +   1

2209 cos 94t +   12304 cos 96t +   1

2401 cos98t

4

0BBBBBBBB@

19 cos 3t +   1

25 cos 5t +   149 cos 7t +   1

81 cos 9t +   1121 cos 11t +   1

169 cos 13t +   1225 cos15t +

1361

 cos 19t +   1441

 cos 21t +   1529

 cos 23t +   1625

 cos25t +   1729

 cos 27t +   1841

 cos 29t +   196

11089

 cos 33t +   11225

 cos 35t +   11369

 cos 37t +   11521

 cos 39t +   11681

 cos 41t +   11849

 cos 43t +1

2209  cos 47t +   12401 cos 49t +   1

2601 cos 51t +   12809 cos 53t +   1

3025 cos 55t +   13249 cos 57t +

13721  cos 61t +   1

3969 cos 63t +   14225 cos 65t +   1

4489 cos 67t +   14761 cos 69t +   1

5041 cos 71t +1

5625 cos 75t +   1

5929 cos 77t +   1

6241 cos 79t +   1

6561 cos 81t +   1

6889 cos 83t +   1

7225 cos 85t +

17921

 cos 89t +   18281

 cos 91t +   18649

 cos 93t +   19025

 cos 95t +   19409

 cos 97t +   19801

 co

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5

5

10

15

20

25

x

y

6)Sea   V    el espacio vectorial   P 3; y el producto interior  hf; gi   =R 10

 f (t)g(t)dt:Sea W  el subespacio de  P 3  generado por f1; 1 + x; 1 + x + x2ga)Determine una base para  W ?

10

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u1  = 1; u2  = 1 + x; u3 = 1 + x + x2:

v1  =  u1  = 1;

v2= v1 <v1;v2><v1;v1>

v1

< v1; v2  >=R 10 (1 + x)dx =   3

2

< v1; v1>=R 10

  (1)dx =  1

v2= v1 <v1;v2><v1;v1>

v1= 1 + x 32

1 1 =  x12

v3= v3 <v1;v3><v1;v1>

v1<v2;v3><v2;v2>

v2

< v1; v3>=R 10

  (1 + +x + x2)dx = 11

6

< v2; v3  >=R 10

 (x    12

)(1 + +x + x2)dx =   16

< v2; v2>=R 10   (x1

2 )(x12)dx =   1

12

v3= v3 <v1;v3><v1;v1>

v1<v2;v3><v2;v2>

v2= 1 + +x + x2 116

1 16112

(x12) =  x

2x+16

(1; x12 ; x2x+1

6):b)Pruébese que, en general, dado un subespacio  W   : (W ?)? =  W c)Pruébese que, en general, dado un subespacio  W   : (W \W ?) = f0gSea   x 2   W  \ W ?.Como   x 2  W ?   , para cada   w 2  W ,se tieene que

< x; w >= 0:En particula, tomando   w   =   x 2   W   se tiene que k  x k2=< x; w >= 0, de donde  x = 0.

7). Sea W el subespacio de  R5generado por:

w1=

2

66664

135

05

3

77775 ; w2=

2

66664

112

23

3

77775 ; w3=

2

66664

014

15

3

77775a).Encuentre una base para  W ?:b). Encuentre la dimensión para W ?:

solución

a).

24 1   3 5 0 5 0

1 1 2   2 3 00   1 4   1 5 0

35, Gaussian elimination:

24 1   3 5 0 5 0

0   2 7   2 8 00 0   1

2   0 1 0

35

ahora reduciendo por Gauss-Jordan se tiene que24

1   3 5 0 5 00

  2 7

  2 8 0

0 0   12   0 1 0

35

se multiplica -1/2 a la segunda …la24 1   3 5 0 5 0

0 1   72   1   4 0

0 0   12   0 1 0

35

11

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se multiplica la tercera …la por 2, luego se multiplica la tercera …lapor   7

2  y se le suma a la segunda …la24 1   3 5 0 5 0

0 1 0 1 3 00 0 1 0 2 0

35

se multiplica la segunda …la por 3 y se le suma a la primera …la24 1 0 5 3 14 0

0 1 0 1 3 00 0 1 0 2 0

35

se multiplica la tercera …la por -5 y se le suma a la primera …la24 1 0 0 3 4 0

0 1 0 1 3 00 0 1 0 2 0

35

de manera que se obtienea + 3d + 4e =  0

b + d + 3e =  0

c + 2e =  0

entonces se puede decir quec =  s

d =  t

e = s2

a = 3t 4( s2

)b = t 3( s

2)con lo que resultaa = 3t + 2s

b = t+32

s

c =  s

d =  t

e = s2

la base será f(3; 1; 0; 1; 0); (2;  32 ; 1; 0; 12   )g

12