Odpovědi na otázky položené v 6. kvízu v Lineární algebře 1.

Zde najdete řešení kvízových otázek a odpovědi na dotazy z kvízu. Je možné, že byly zodpovězeny v rámci řešení, přeřazeny z jedné kategorie do druhé nebo že je v seznamu odpověď na velice podobný dotaz někoho jiného.

Výsledky kvízu jsou pod zvolenou přezdívkou k nalezení v tabulce zde.

Řešení kvízu

Které z následujících operací nemusí být definovány na obecném vektorovém prostoru \(\mathbf{V}\) nad tělesem \(\mathbf{T}\)?
Správná odpověd je "součin vektor krát vektor". O ničem takovém definice 5.1 ve skriptech (str. 139) nemluví. Naproti tomu sčítání vektorů \(+\colon V\times V\to V\) a násobení prvku tělesa a vektoru \(\cdot\colon T\times V\to V\) jsou součástí struktury vektorového prostoru a definovány být musí.
Kolik netriviálních podprostorů má vektorový prostor \((\mathbb{Z}_2)^2\) nad tělesem \(\mathbb{Z}_2\)?
Prostor má tři netriviální vektorové podprostory. Všechny jsou dvouprvkové: \(V_1=\{(0,0)^T, (1,0)^T\}\), \(V_2=\{(0,0)^T, (0,1)^T\}\) a \(V_3=\{(0,0)^T, (1,1)^T\}\).
Kolik prvků obsahuje lineární obal prázdné množiny?
Lineární obal prázdné množiny (jakožto podmnožiny vektorového prostoru \(\mathbf{V}\) nad nějakým tělesem \(\mathbf{T}\)) obsahuje přesně jeden prvek - nulový vektor. Vizte příklad 5.22 (str. 145). Zde je důležité si uvědomit, že definice 5.20 připouští i lineární kombinaci nulového počtu vektorů, jejíž hodnotou je nulový vektor.
Buď \(A\) matice nad nějakým tělesem a \(B\) matice, kterou z \(A\) dostaneme posloupností elementárních řádkových úprav. Které z uvedených rovností vždy platí?
Vždy platí \(\operatorname{Ker}A = \operatorname{Ker}B\) a \(\operatorname{Im}A^T = \operatorname{Im}B^T\), tj. jádra a řádkové prostory matic jsou stejné. To je součástí tvrzení 5.33 na str. 149. Sloupcové prostory naproti tomu být stejné nemusí. Konkrétním příkladem jsou třeba reálné matice \[A=\left(\begin{matrix}1&2\\0&0\end{matrix}\right)\quad\textrm{a}\quad B=\left(\begin{matrix}1&2\\2&4\end{matrix}\right).\]

Matematické dotazy

Proc by mel linearni obal prazdne mnoziny obsahovat nulovy vektor? Prazdna mnozina neobsahuje ani jediny vektor, proc by linearni kombinace "niceho" mela byt nulovym vektorem?
To je implicitně obsaženo v definici 5.20 a bylo vysvětleno na přednášce. Připouštíme i lineární kombinaci nulového počtu vektorů, jejíž hodnotou je nulový vektor. Tato konvence je potřeba mj. proto, aby lineární obal každé podmnožiny vektorového prostoru byl sám o sobě vektorový prostor, protože z definice ve vektorovém prostoru nulový vektor být musí.
V poslední úloze se vyskytovalo Im A - to znamená obraz, nebo násobení matice A zleva jednotkovou maticí?
Znamenalo to sloupcový prostor \(A\) (= obraz zobrazení \(f_A\)). Druhá interpretace by nedávala (speciálně pro nečtvrecové matice) moc smysl.
Otázka ,,Kolik netriviálních podprostorů má vektorový prostor \((\mathbb{Z}_2)^2\) nad tělesem \(\mathbb{Z}_2\)?" mi přijde víceznačná v závislosti na způsobu počítání podprostorů. Počítají-li se vzájemně isomorfní podprostory zvlášť, pak má \((\mathbb{Z}_2)^2\) nad tělesem \(\mathbb{Z}_2\) dva triviální podprostory (čtyřprvkový a jednoprvkový) a dále tři isomorfní dvouprvkové podprostory (generované jednotlivě prvky [0,1],[1,0] a[1,1]). Hledíme-li tedy na dva isomorfní, avšak množinově vzato netotožné podprostory jako na jeden a tentýž, byť s násobným výskytem, pak je správně odpověď, že netriviální podprostor je zde právě jeden.
V otázce nic o počítání až na isomorfismus nebylo (mj. proto, že tam se ani nedostala přednáška). Pokud by to tam bylo, pak by samozřejmě byla tato úvaha správná.

Organizační dotazy

Mohlo by být prosím v příštím midtermu víc místa na výpočet pod zadáním příkladů vyžadujících postup řešení?
Pokusíme se rozložení volného místa optimalizovat. Vždy ale zůstává možnost napsat zbylé výpočty na samostatný podepsaný list papíru.