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Decompose \( \mathbf{v} \) into two vectors \( \mathbf{v}_{1} \) and \( \mathbf{v}_{2} \), where \( \mathbf{v}_{1} \) is parallel to \( \mathbf{w} \) and \( \mathbf{v}_{2} \) is orthogonal to \( \mathbf{w} \). \( \mathbf{v}=4 \mathbf{i}-6 \mathbf{j} \) and \( \mathbf{w}=\mathbf{i}+\mathbf{j} \)

Ask by Sherman Peterson. in the United States
Dec 15,2024

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\[ \mathbf{v}_{1} = -\mathbf{i} - \mathbf{j}, \quad \mathbf{v}_{2} = 5 \mathbf{i} - 5 \mathbf{j} \]

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To decompose \( \mathbf{v} \) into \( \mathbf{v}_{1} \) and \( \mathbf{v}_{2} \), we start by finding the projection of \( \mathbf{v} \) onto \( \mathbf{w} \). The formula for the projection is: \[ \text{proj}_{\mathbf{w}} \mathbf{v} = \frac{\mathbf{v} \cdot \mathbf{w}}{\mathbf{w} \cdot \mathbf{w}} \mathbf{w} \] First, we calculate the dot products: \[ \mathbf{v} \cdot \mathbf{w} = (4 \mathbf{i} - 6 \mathbf{j}) \cdot (\mathbf{i} + \mathbf{j}) = 4 \cdot 1 + (-6) \cdot 1 = 4 - 6 = -2 \] \[ \mathbf{w} \cdot \mathbf{w} = (\mathbf{i} + \mathbf{j}) \cdot (\mathbf{i} + \mathbf{j}) = 1^2 + 1^2 = 1 + 1 = 2 \] Now we can compute the projection: \[ \text{proj}_{\mathbf{w}} \mathbf{v} = \frac{-2}{2} (\mathbf{i} + \mathbf{j}) = -1 (\mathbf{i} + \mathbf{j}) = -\mathbf{i} - \mathbf{j} \] This gives us \( \mathbf{v}_{1} = -\mathbf{i} - \mathbf{j} \). To find \( \mathbf{v}_{2} \), we use the decomposition: \[ \mathbf{v} = \mathbf{v}_{1} + \mathbf{v}_{2} \] Therefore, \[ \mathbf{v}_{2} = \mathbf{v} - \mathbf{v}_{1} = (4 \mathbf{i} - 6 \mathbf{j}) - (-\mathbf{i} - \mathbf{j}) = 4 \mathbf{i} - 6 \mathbf{j} + \mathbf{i} + \mathbf{j} = (4 + 1) \mathbf{i} + (-6 + 1) \mathbf{j} = 5 \mathbf{i} - 5 \mathbf{j} \] To summarize: \[ \mathbf{v}_{1} = -\mathbf{i} - \mathbf{j}, \quad \mathbf{v}_{2} = 5 \mathbf{i} - 5 \mathbf{j} \]

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Numéro d'étudiant : 22007890 La qualité de la rédaction sera prise en compte. Exercice 1. Soit \[ \mathcal{B}=\left\{\left[\begin{array}{ll} 1 & 0 \\ 0 & 0 \end{array}\right],\left[\begin{array}{ll} 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{array}\right],\left[\begin{array}{ll} 0 & 0 \\ 1 & 0 \end{array}\right],\left[\begin{array}{ll} 0 & 0 \\ 0 & 1 \end{array}\right]\right\} \] la base canonique de \( \operatorname{Mat}_{2}(\mathbb{R}) \) et soit \( f: \operatorname{Mat}_{2}(\mathbb{R}) \rightarrow \operatorname{Mat}_{2}(\mathbb{R}) \) l'endomorphisme de \( \operatorname{Mat}_{2}(\mathbb{R}) \) tel que, en base canonique, \[ f\left(\left[\begin{array}{ll} x_{1} & x_{2} \\ x_{3} & x_{4} \end{array}\right]\right)=\left(\left[\begin{array}{cc} x_{1}+2 x_{3} & 2 x_{1}-x_{2}+4 x_{3}-2 x_{4} \\ -x_{3} & -2 x_{3}+x_{4} \end{array}\right]\right) \] (a) Montrer que \[ A=\mu_{\mathcal{B}, \mathcal{B}}(f)=\left(\begin{array}{cccc} 1 & 0 & 2 & 0 \\ 2 & -1 & 4 & -2 \\ 0 & 0 & -1 & 0 \\ 0 & 0 & -2 & 1 \end{array}\right) \] où \( \mu_{\mathcal{B}, \mathcal{B}}(f) \) est la matrice associée à \( f \) dans la base canonique. \( ~ \) trer que l'endomorphisme \( f \) est diagonalisable. Déterminer une base \( \mathcal{B}^{\prime} \) de \( \operatorname{Mat}_{2}(\mathbb{R}) \) formée de vecteurs propres de \( \operatorname{Mat}_{2}(\mathbb{R}) \), la matrice de changement de base \( P:=\mu_{\mathcal{B}^{\prime}, \mathcal{B}}\left(\operatorname{Id}_{\mathrm{Mat}_{2}(\mathbb{R})}\right) \) et la matrice diagonale \( D:=\mu_{\mathcal{B}^{\prime}, \mathcal{B}^{\prime}}(f) \) telles que \[ \mu_{\mathcal{B}^{\prime}, \mathcal{B}^{\prime}}(f)=\left(\mu_{\mathcal{B}^{\prime}, \mathcal{B}}\left(\operatorname{Id}_{\operatorname{Mat}_{2}(\mathbb{R})}\right)\right)^{-1} \mu_{\mathcal{B}, \mathcal{B}}(f) \mu_{\mathcal{B}^{\prime}, \mathcal{B}}\left(\operatorname{Id}_{\operatorname{Mat}_{2}(\mathbb{R})}\right) \] Autrement dit, \[ D=P^{-1} A P \] où \( A=\mu_{\mathcal{B}, \mathcal{B}}(f) \).
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