대수 예제

$S ([\begin{array}{c} a \\ b \\ c \end{array}]) = [\begin{array}{c} a - 6 b - 3 c \\ a - 2 b + c \\ a + 3 b + 5 c \end{array}]$

Step 1

변환은 $ℝ^{3}$ 에서 $ℝ^{3}$ 으로의 사상을 정의합니다. 선형 변환임을 증명하기 위해서는 해당 변환에서 스칼라 곱, 덧셈 및 영벡터가 보존되어야 합니다.

S: $ℝ^{3} \to ℝ^{3}$

Step 2

먼저 변환이 이 성질을 유지하는 것을 증명합니다.

$S (x + y) = S (x) + S (y)$

Step 3

덧셈 성질이 $S$ 에 대해 성립하는지 확인하기 위하여 두 개의 행렬을 구성합니다.

$S ([\begin{array}{c} x_{1} \\ x_{2} \\ x_{3} \end{array}] + [\begin{array}{c} y_{1} \\ y_{2} \\ y_{3} \end{array}])$

Step 4

두 행렬을 더합니다.

$S [\begin{array}{c} x_{1} + y_{1} \\ x_{2} + y_{2} \\ x_{3} + y_{3} \end{array}]$

Step 5

벡터에 변환을 적용합니다.

$S (x + y) = [\begin{array}{c} x_{1} + y_{1} - 6 (x_{2} + y_{2}) - 3 (x_{3} + y_{3}) \\ x_{1} + y_{1} - 2 (x_{2} + y_{2}) + x_{3} + y_{3} \\ x_{1} + y_{1} + 3 (x_{2} + y_{2}) + 5 (x_{3} + y_{3}) \end{array}]$

Step 6

Simplify each element in the matrix.

자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르세요...

Rearrange $x_{1} + y_{1} - 6 (x_{2} + y_{2}) - 3 (x_{3} + y_{3})$ .

$S (x + y) = [\begin{array}{c} x_{1} - 6 x_{2} - 3 x_{3} + y_{1} - 6 y_{2} - 3 y_{3} \\ x_{1} + y_{1} - 2 (x_{2} + y_{2}) + x_{3} + y_{3} \\ x_{1} + y_{1} + 3 (x_{2} + y_{2}) + 5 (x_{3} + y_{3}) \end{array}]$

Rearrange $x_{1} + y_{1} - 2 (x_{2} + y_{2}) + x_{3} + y_{3}$ .

$S (x + y) = [\begin{array}{c} x_{1} - 6 x_{2} - 3 x_{3} + y_{1} - 6 y_{2} - 3 y_{3} \\ x_{1} - 2 x_{2} + x_{3} + y_{1} - 2 y_{2} + y_{3} \\ x_{1} + y_{1} + 3 (x_{2} + y_{2}) + 5 (x_{3} + y_{3}) \end{array}]$

Rearrange $x_{1} + y_{1} + 3 (x_{2} + y_{2}) + 5 (x_{3} + y_{3})$ .

$S (x + y) = [\begin{array}{c} x_{1} - 6 x_{2} - 3 x_{3} + y_{1} - 6 y_{2} - 3 y_{3} \\ x_{1} - 2 x_{2} + x_{3} + y_{1} - 2 y_{2} + y_{3} \\ x_{1} + 3 x_{2} + 5 x_{3} + y_{1} + 3 y_{2} + 5 y_{3} \end{array}]$

Step 7

변수를 그룹지어 결과를 두 개의 행렬로 나눕니다.

$S (x + y) = [\begin{array}{c} x_{1} - 6 x_{2} - 3 x_{3} \\ x_{1} - 2 x_{2} + x_{3} \\ x_{1} + 3 x_{2} + 5 x_{3} \end{array}] + [\begin{array}{c} y_{1} - 6 y_{2} - 3 y_{3} \\ y_{1} - 2 y_{2} + y_{3} \\ y_{1} + 3 y_{2} + 5 y_{3} \end{array}]$

Step 8

변환의 덧셈 성질이 성립합니다.

$S (x + y) = S (x) + S (y)$

Step 9

변환이 선형이기 위해서는 스칼라 곱을 유지해야 합니다.

$S (p x) = T (p [\begin{array}{c} a \\ b \\ c \end{array}])$

Step 10

각 원소를 $p$ 로 인수분해합니다.

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행렬의 각 원소에 $p$ 을 곱합니다.

$S (p x) = S ([\begin{array}{c} p a \\ p b \\ p c \end{array}])$

벡터에 변환을 적용합니다.

$S (p x) = [\begin{array}{c} (p a) - 6 (p b) - 3 (p c) \\ (p a) - 2 (p b) + p c \\ (p a) + 3 (p b) + 5 (p c) \end{array}]$

Simplify each element in the matrix.

자세한 풀이 단계를 보려면 여기를 누르세요...

Rearrange $(p a) - 6 (p b) - 3 (p c)$ .

$S (p x) = [\begin{array}{c} a p - 6 b p - 3 c p \\ (p a) - 2 (p b) + p c \\ (p a) + 3 (p b) + 5 (p c) \end{array}]$

Rearrange $(p a) - 2 (p b) + p c$ .

$S (p x) = [\begin{array}{c} a p - 6 b p - 3 c p \\ a p - 2 b p + c p \\ (p a) + 3 (p b) + 5 (p c) \end{array}]$

Rearrange $(p a) + 3 (p b) + 5 (p c)$ .

$S (p x) = [\begin{array}{c} a p - 6 b p - 3 c p \\ a p - 2 b p + c p \\ a p + 3 b p + 5 c p \end{array}]$

행렬의 각 원소를 인수분해합니다.

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$a p - 6 b p - 3 c p$ 을 곱하여 원소 $0, 0$ 를 인수분해합니다.

$S (p x) = [\begin{array}{c} p (a - 6 b - 3 c) \\ a p - 2 b p + c p \\ a p + 3 b p + 5 c p \end{array}]$

$a p - 2 b p + c p$ 을 곱하여 원소 $1, 0$ 를 인수분해합니다.

$S (p x) = [\begin{array}{c} p (a - 6 b - 3 c) \\ p (a - 2 b + c) \\ a p + 3 b p + 5 c p \end{array}]$

$a p + 3 b p + 5 c p$ 을 곱하여 원소 $2, 0$ 를 인수분해합니다.

$S (p x) = [\begin{array}{c} p (a - 6 b - 3 c) \\ p (a - 2 b + c) \\ p (a + 3 b + 5 c) \end{array}]$

Step 11

이 변환에서는 선형 변환의 두번째 성질이 성립됩니다.

$S (p [\begin{array}{c} a \\ b \\ c \end{array}]) = p S (x)$

Step 12

선형 변환이 되려면 영 벡터가 보존되어야 합니다.

$S (0) = 0$

Step 13

벡터에 변환을 적용합니다.

$S (0) = [\begin{array}{c} (0) - 6 \cdot 0 - 3 \cdot 0 \\ (0) - 2 \cdot 0 + 0 \\ (0) + 3 (0) + 5 (0) \end{array}]$

Step 14

Simplify each element in the matrix.

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Rearrange $(0) - 6 \cdot 0 - 3 \cdot 0$ .

$S (0) = [\begin{array}{c} 0 \\ (0) - 2 \cdot 0 + 0 \\ (0) + 3 (0) + 5 (0) \end{array}]$

Rearrange $(0) - 2 \cdot 0 + 0$ .

$S (0) = [\begin{array}{c} 0 \\ 0 \\ (0) + 3 (0) + 5 (0) \end{array}]$

Rearrange $(0) + 3 (0) + 5 (0)$ .

$S (0) = [\begin{array}{c} 0 \\ 0 \\ 0 \end{array}]$

Step 15

영벡터는 변환 후 그대로 유지됩니다.

$S (0) = 0$

Step 16

선형 변환의 세 가지 성질을 모두 만족하지 않으므로, 이는 선형 변환이 아닙니다.

선형 변환

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