Algebra Lineare e Fondamenti di Geometria - Ingegneria Elettrica, a.a. 2010/2011

didattica


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Strutture algebriche e geometriche

Il campo complesso, anelli, spazi vettoriali, spazi vettoriali su R con prodotto scalare, spazi vettoriali su C con prodotto hermitiano, norma, proiezione ortogonale, disuguaglianza di Schwarz. Distanza. Sistemi di equazioni lineari: rappresentazione parametrica delle soluzioni, sistemi in forma di Gauss, sistemi equivalenti, riduzione a forma di Gauss. Basi e coordinate. Rappresentazione di R, R2, R3. Equazioni cartesiane e parametriche di insiemi di punti, equazioni di piani nello spazio. Rappresentazione di C, piano di Gauss, argomento, forma trigonometrica. L'anello dei polinomi K[x]: grado, divisione euclidea.

Algebre di matrici e di endomorfismi

Prodotto tra matrici, operatori T e H, algebra delle matrici Knxn. Applicazioni lineari, l'algebra End(V).

Spazi vettoriali di tipo finito: basi, dimensione

Combinazione lineare, famiglia linearmente indipendente, generatori di uno spazio vettoriale, spazio vettoriale di tipo finito, base, base di Hamel, procedura per estrarre una base da una famiglia di generatori. Dimensione di uno spazio vettoriale di tipo finito. Sottospazio vettoriale. Intersezione e somma di sottospazi. Teorema della dimensione (per sottospazi). Somma diretta. Matrici simmetriche e antisimmetriche, hermitiane e antihermitiane. Proiezione ortogonale e componente normale rispetto ad un sottospazio, esistenza di basi ortonormali.

Determinante

Definizione, Teorema di esistenza ed unicità. Calcolo con il metodo di Gauss; Teorema di Binet; determinante e dipendenza lineare. Matrice aggiunta e Teorema di Laplace, sviluppi di Laplace del determinante. Determinante e matrice inversa. Matrici ortogonali e matrici unitarie, determinante e dipendenza lineare: Teoremi di Kronecker. Sistemi lineari: Teorema di Rouché-Capelli, struttura dell'insieme delle soluzioni, eliminazione, Teorema di Cramer.

L'esponenziale in C: fattorizzazioni di polinomi

Esponenziale complesso, fattorizzazione in C[x] e R[x], radici dell'unità.

Autovalori, autovettori, autospazi: diagonalizzazione di matrici
Applicazioni lineari: nucleo e immagine, Teorema della dimensione, costruzione di applicazioni lineari. Autovalori ed autovettori: definizione e determinazione: autospazi e polinomio caratteristico. Definizione di matrice diagonalizzabile. Procedura per decidere se una matrice sia diagonalizzabile ed eventualmente determinare i fattori della diagonalizzazione.
Forma canonica di Jordan
Teoria
Teorema di esistenza, procedura di calcolo.
Applicazioni
Diagonalizzazione di matrici simmetriche e di matrici hermitiane.
Decomposizione ai valori singolari
Teoria
Definizione, Teorema di esistenza, interpretazione geometrica, procedura di calcolo.
Applicazioni
Sistemi di equazioni lineari: struttura dell'insiene delle soluzioni, soluzione di norma minima, soluzione nel senso dei minimi quadrati, definizione ed uso della matrice pseudoinversa.