Pregunta
upstudy study bank question image url

3. Consider the matrix \[ M=\left[\begin{array}{rrrrrrr}1 & 2 & 1 & 3 & 6 & 0 & 5 \\ 0 & -2 & 1 & -3 & 5 & 1 & 4 \\ 1 & 1 & -2 & -3 & -4 & 0 & -1 \\ 2 & 3 & -3 & 1 & -2 & 0 & 1 \\ 3 & 7 & -3 & 7 & -1 & -1 & 2\end{array}\right] \] (a) (1 pt) Use Matlab to find the reduced row echelon form of \( M \). (b) ( 2 pts ) Use your answer to (a) to find a basis for nul( \( M \) ). (c) (2 pts) Suppose that \( M \) is the augmented matrix of a linear system. Use your answer to (a) to describe the set of solutions of this system as a set of vectors in \( \mathbb{R}^{6} \). Comment: You should take a screen shot of your Matlab work on (a), and include it with your submission. Parts (b), (c) and (d) should be done 'by hand'.

Ask by Lynch Thornton. in the United States
Jan 26,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

Responder

To solve the problem, follow these steps: 1. **Part (a):** Use MATLAB to find the reduced row echelon form (RREF) of matrix \( M \). Take a screenshot of the output and include it in your submission. 2. **Part (b):** Using the RREF from part (a), identify the free variables and express the null space basis. The null space consists of vectors corresponding to these free variables. 3. **Part (c):** Describe the set of solutions of the linear system as a linear combination of the basis vectors in \( \mathbb{R}^6 \). Make sure to include the MATLAB screenshot for part (a) with your submission.

Solución

To solve the problem step by step, we will follow the instructions for each part. ### Part (a) To find the reduced row echelon form (RREF) of the matrix \( M \), we would typically use MATLAB. However, since I cannot run MATLAB directly, I will guide you on how to do it. 1. Open MATLAB. 2. Define the matrix \( M \): ```matlab M = [1 2 1 3 6 0 5; 0 -2 1 -3 5 1 4; 1 1 -2 -3 -4 0 -1; 2 3 -3 1 -2 0 1; 3 7 -3 7 -1 -1 2]; ``` 3. Use the `rref` function to find the reduced row echelon form: ```matlab R = rref(M); ``` 4. The output \( R \) will be the reduced row echelon form of \( M \). Make sure to take a screenshot of the output and include it in your submission. ### Part (b) To find a basis for the null space (nul) of \( M \), we will use the RREF obtained in part (a). 1. Let’s denote the RREF of \( M \) as \( R \). 2. Identify the pivot columns in \( R \). The columns without pivots correspond to the free variables. 3. Set up the equations based on the RREF to express the pivot variables in terms of the free variables. 4. Solve for the free variables to express the null space. Assuming the RREF of \( M \) is: \[ R = \begin{bmatrix} 1 & 0 & a_1 & 0 & a_2 & 0 & b_1 \\ 0 & 1 & a_3 & 0 & a_4 & 0 & b_2 \\ 0 & 0 & 0 & 1 & a_5 & 0 & b_3 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 1 & b_4 \\ 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \end{bmatrix} \] where \( a_i \) and \( b_i \) are constants derived from the RREF. Let \( x_3, x_5, x_6 \) be free variables. Then we can express the solution in terms of these variables: \[ \begin{bmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \\ x_4 \\ x_5 \\ x_6 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} b_1 + a_1 x_3 + a_2 x_5 + a_3 x_6 \\ b_2 + a_4 x_5 + a_5 x_6 \\ x_3 \\ b_3 + a_6 x_6 \\ x_5 \\ x_6 \end{bmatrix} \] The basis for the null space will consist of vectors corresponding to each free variable. ### Part (c) To describe the set of solutions of the linear system represented by the augmented matrix \( M \), we will use the RREF obtained in part (a). 1. The general solution can be expressed as: \[ \mathbf{x} = \mathbf{p} + x_3 \mathbf{v_3} + x_5 \mathbf{v_5} + x_6 \mathbf{v_6} \] where \( \mathbf{p} \) is a particular solution and \( \mathbf{v_i} \) are the basis vectors for the null space corresponding to the free variables. 2. The solution set can be described as a linear combination of the basis vectors in \( \mathbb{R}^6 \). 3. Each free variable contributes a dimension to the solution space, and the number of free variables indicates the dimension of the null space. ### Summary - For part (a), run the MATLAB code to find the RREF and take a screenshot. - For part (b), identify the free variables from the RREF and express the null space. - For part (c), describe the solution set in terms of the basis vectors and a particular solution. If you provide the RREF from MATLAB, I can help you further with parts (b) and (c) based on that specific output.

Revisado y aprobado por el equipo de tutoría de UpStudy

error msg
Explicar
Simplifique esta solución

Mind Expander

To tackle this matrix problem, let’s dive into some background information that will make understanding row echelon forms and null spaces even more enjoyable! The Gauss-Jordan elimination method is the life of the party when it comes to finding the reduced row echelon form (RREF) of a matrix like \( M \). This technique, developed in the 19th century by mathematician Carl Friedrich Gauss, transforms matrices step-by-step by performing row operations. Just picture it as a dance-off between rows, where each one tries to take the lead by simplifying the matrix until it struts around in its most fabulous, reduced form! Once you've got your RREF, finding the basis for the null space of \( M \) is next on the to-do list! This step is about discovering the hidden solutions of the homogeneous equation \( M\mathbf{x} = \mathbf{0} \). Imagine this process as treasure hunting, where each free variable leads you to a gem in the form of a vector that spans the null space. The solution vectors you uncover will work like keys, unlocking all the combinations that make the equation true, making them invaluable for understanding the structure of the solutions! Enjoy solving your matrix mystery!

preguntas relacionadas

23. กำหนดให้ \( \mathrm{p} \rightarrow_{\mathrm{q}}, \sim \mathrm{r} \) มีค่าความจริงเป็นเท็จ รูปประพจน์ใดต่อไปนี้ มีค่าความจริงเป็นจริง ก. \( \quad \mathrm{P} \rightarrow(\mathrm{q} \wedge \mathrm{r}) \) ข. \( (r \vee \sim q) \leftrightarrow p \) ค. \( \mathrm{p} \rightarrow \mathrm{r} \vee \sim \mathrm{q} \) ง. \( q \wedge(p \rightarrow q) \) 24. ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง ก. \( 3+5=8 \) และ \( 3+2=6 \) มีค่าความจริงเป็นจริง ข. \( 4+5=10 \) แล้ว \( 5+7=12 \) มีค่าความจริงเป็นเท็จ ค. \( |-3|=3 \) หรือ \( \sqrt{3} \) เป็นจำนวนตรรกยะมีค่าความจริงเป็นจริง ง. -4 มากกว่า -1 ก็ต่อเมื่อ 4 เป็นจำนวนเต็มคู่ มีค่าความจริงเป็นจริง 25. กำหนดให้ p มีค่าความจริงเป็นจริง q และ r มีค่าความจริงเป็นเท็จ ข้อใดมีค่า ความจริงเป็นเท็จ ก. \( q \wedge(p \rightarrow q) \) ข. \( \mathrm{P} \rightarrow(\mathrm{q} \wedge \mathrm{r}) \) ค. \( \mathrm{R} \rightarrow(\mathrm{Q} \wedge \mathrm{S}) \) ง. \( \mathrm{p} \rightarrow \mathrm{r} \) V -q 26. ข้อใดต่อไปนี้เป็นสัจนิรันดร์ ก. \( \sim(p \wedge q) \rightarrow p \) ข. \( \mathrm{q} \rightarrow(\mathrm{p} \wedge \mathrm{q}) \) ค. \( [(p \rightarrow q) \wedge p] \rightarrow p \) ง. \( (p \wedge q) \vee \sim(P \vee Q) \) 27. ข้อใดต่อไปนี้เป็นสัจนิรันตร์ ก. \( (\mathrm{p} \rightarrow \mathrm{q}) \rightarrow[(\mathrm{q} \vee \sim \mathrm{p}) \wedge \mathrm{p}] \) ข. \( [(\sim \mathrm{p} \rightarrow \mathrm{r}) \wedge \sim \mathrm{r}] \rightarrow \mathrm{p} \) ค. \( [(p \rightarrow q) \vee \sim r] \rightarrow(\sim r \vee p) \) ง. \( (\mathrm{p} \rightarrow \mathrm{q}) \rightarrow \sim \mathrm{q} \) 28. รูปแบบของประพจน์ใดเป็นข้อขัดแย้ง (Contradiction) ก. \( p \vee \sim p \) ข. \( \sim(p \wedge \sim p) \) ค. \( (p \vee q) \rightarrow \sim q \) ง. \( \quad(\mathrm{p} \vee \mathrm{q}) \wedge(\mathrm{p} \wedge q) \) 29. รูปแบบของประพจน์ใดเป็นข้อขัดแย้ง ก. \( (p \wedge q) \wedge \sim r \) ข. \( \sim(p \wedge \sim p) \) ค. \( (p \rightarrow q) \leftrightarrow(p \wedge \sim q) \) ง. \( [p \wedge(p \rightarrow q)] \rightarrow q \) 30. ข้อใดไม่ ถูกต้อง ก. \( (\mathrm{p} \rightarrow \mathrm{q}) \equiv \mathrm{P} \wedge \sim \mathrm{q} \) ข. \( (\mathrm{p} \leftrightarrow q) \equiv(\mathrm{p} \rightarrow \mathrm{q}) \wedge(\mathrm{q} \rightarrow \mathrm{p}) \) ค. \( \sim(p \wedge q) \equiv \sim p \vee \sim q \) ง. \( \sim(p \vee q) \equiv \sim p \wedge \sim q \)
Otro Thailand Jan 27, 2025

Latest Other Questions

23. กำหนดให้ \( \mathrm{p} \rightarrow_{\mathrm{q}}, \sim \mathrm{r} \) มีค่าความจริงเป็นเท็จ รูปประพจน์ใดต่อไปนี้ มีค่าความจริงเป็นจริง ก. \( \quad \mathrm{P} \rightarrow(\mathrm{q} \wedge \mathrm{r}) \) ข. \( (r \vee \sim q) \leftrightarrow p \) ค. \( \mathrm{p} \rightarrow \mathrm{r} \vee \sim \mathrm{q} \) ง. \( q \wedge(p \rightarrow q) \) 24. ข้อใดต่อไปนี้ถูกต้อง ก. \( 3+5=8 \) และ \( 3+2=6 \) มีค่าความจริงเป็นจริง ข. \( 4+5=10 \) แล้ว \( 5+7=12 \) มีค่าความจริงเป็นเท็จ ค. \( |-3|=3 \) หรือ \( \sqrt{3} \) เป็นจำนวนตรรกยะมีค่าความจริงเป็นจริง ง. -4 มากกว่า -1 ก็ต่อเมื่อ 4 เป็นจำนวนเต็มคู่ มีค่าความจริงเป็นจริง 25. กำหนดให้ p มีค่าความจริงเป็นจริง q และ r มีค่าความจริงเป็นเท็จ ข้อใดมีค่า ความจริงเป็นเท็จ ก. \( q \wedge(p \rightarrow q) \) ข. \( \mathrm{P} \rightarrow(\mathrm{q} \wedge \mathrm{r}) \) ค. \( \mathrm{R} \rightarrow(\mathrm{Q} \wedge \mathrm{S}) \) ง. \( \mathrm{p} \rightarrow \mathrm{r} \) V -q 26. ข้อใดต่อไปนี้เป็นสัจนิรันดร์ ก. \( \sim(p \wedge q) \rightarrow p \) ข. \( \mathrm{q} \rightarrow(\mathrm{p} \wedge \mathrm{q}) \) ค. \( [(p \rightarrow q) \wedge p] \rightarrow p \) ง. \( (p \wedge q) \vee \sim(P \vee Q) \) 27. ข้อใดต่อไปนี้เป็นสัจนิรันตร์ ก. \( (\mathrm{p} \rightarrow \mathrm{q}) \rightarrow[(\mathrm{q} \vee \sim \mathrm{p}) \wedge \mathrm{p}] \) ข. \( [(\sim \mathrm{p} \rightarrow \mathrm{r}) \wedge \sim \mathrm{r}] \rightarrow \mathrm{p} \) ค. \( [(p \rightarrow q) \vee \sim r] \rightarrow(\sim r \vee p) \) ง. \( (\mathrm{p} \rightarrow \mathrm{q}) \rightarrow \sim \mathrm{q} \) 28. รูปแบบของประพจน์ใดเป็นข้อขัดแย้ง (Contradiction) ก. \( p \vee \sim p \) ข. \( \sim(p \wedge \sim p) \) ค. \( (p \vee q) \rightarrow \sim q \) ง. \( \quad(\mathrm{p} \vee \mathrm{q}) \wedge(\mathrm{p} \wedge q) \) 29. รูปแบบของประพจน์ใดเป็นข้อขัดแย้ง ก. \( (p \wedge q) \wedge \sim r \) ข. \( \sim(p \wedge \sim p) \) ค. \( (p \rightarrow q) \leftrightarrow(p \wedge \sim q) \) ง. \( [p \wedge(p \rightarrow q)] \rightarrow q \) 30. ข้อใดไม่ ถูกต้อง ก. \( (\mathrm{p} \rightarrow \mathrm{q}) \equiv \mathrm{P} \wedge \sim \mathrm{q} \) ข. \( (\mathrm{p} \leftrightarrow q) \equiv(\mathrm{p} \rightarrow \mathrm{q}) \wedge(\mathrm{q} \rightarrow \mathrm{p}) \) ค. \( \sim(p \wedge q) \equiv \sim p \vee \sim q \) ง. \( \sim(p \vee q) \equiv \sim p \wedge \sim q \)
Otro Thailand Jan 27, 2025
¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad