Kursusplan
Nedenfor ses forslag til opgaver til de ordinære kursusgange. I det omfang jeres underviser udarbejder spisesedler, da er det dem, I skal følge. Bemærk, at de fire miniprojekter afholdes sideløbende med de 18 ordinære kursusgange. Nummereringen nedenfor, henviser både til nummeret på kursusgangen og på den ordinære kursusgang. Disse er alene for de første kursusganges vedkommende identiske.
Brugsanvisning til opgaverne:
- Opgaverne er struktureret efter indhold.
- Regn først de opgaver, der er markeret med fed, i den
rækkefølge, de står. Gå så tilbage og regn deresterende.
- Generelt har hver enkelt studerende ansvar for at få nok rutine.
For nogle kræver det mange opgaver, for andre få.
- Færdigheder fra en kursusgang indgår ofte som en del af
færdigheder næste kursusgang. Så det er meget vigtigt, at der
hurtigt opnås rutine, så man ikke 7.gang skal bruge tid på
at øve sig i det, der hører til første gang.
- Forståelsesopgaver er vigtige. Forståelse testes i øvrigt til
eksamen med multiple choice-opgaver, som typisk omfatter omkring
30
af de mulige point.
1. kursusgang (1. ordinære kursusgang).
Forelæsning: Introduktion til vektorer og matricer: 1.1, 6.1 p. 361-366, dog
læses på s. 364 - 365 kun sætningerne. 1.2 til p.19 nederst.
Pencasts: Matrix-vektorprodukt, Linearkombinationer
Opgaver:
- Afsnit 1.1
- Addition og multiplikation med en skalar. opg. 1,3,7.
- Transponering opg. 5,11,9.
- Kan to givne matricer adderes: 19, 21,
- Test din forståelse af matricer og vektorer: Sandt/Falsk
37-39, 41,42, 44-56.
- Afsnit 6.1
- Beregn norm af og afstand mellem vektorer 1, 7.
- Er to vektorer ortogonale: 9, 15
- Afsnit 1.2
- Matrixvektorprodukt: 1,3,5, 7 9,11,15. Vink: Pencast.
- Linearkombinationer:
Skriv en vektor som en linearkombination af en mængde af vektorer: 29, 33, 31, 35, 39
- Test din forståelse af linearkombinationer. 45-51.
- Afsnit 1.1
- Symmetriske matricer 71, 72, 75.
- Bestem søjler og rækker i en matrix 29, 31
- Skævsymmetriske matricer 79, 80, 81
2. kursusgang (2.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Matrixvektorprodukt og lineære ligningssystemer: 1.2 fra p.
19, 1.3
Pencasts: Matrix-vektorprodukt
Opgaver:
- Afsnit 1.2.
- Opskriv
rotationsmatricer. 17, 19
- Test din forståelse af matrix-vektorproduktet. 51-64
- Afsnit 1.3.
- Opstil koefficientmatricen og den udvidede matrix for et
ligningssystem: 1,3,5.
- Rækkeoperationer: 7,9,11
- Afgør, om en vektor er løsning til et ligningssystem. 23, 25.
- Afgør, om et ligningssystem er konsistent udfra den
reducerede echelonform. Find i så fald den generelle
løsning. 39, 43, 41.
- Som ovenfor, men skriv desuden den generelle løsning på
vektorform. 47, 49.
- Test din forståelse af Lineære ligningssystemer og
tilhørende matricer. 57-76
3. kursusgang (3.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Gauss-elimination. Span. 1.4 og 1.6
Pencasts: Rækkeoperationer del 1/2 og del 2/2, Reduceret matrix og ligningssystemets løsning
Opgaver:
- Afsnit 1.4:
- Bestem, om et lineært ligningssystem er konsistent. Find i
så fald den generelle løsning. 1,5,9,3,7,11
- Bestem rang og nullitet for en matrix. 37, 35.
- Test din forståelse af Gauss-elimination: 53-72.
- Afsnit 1.6.
- Er
i Span( )?.
1,3,7
- Er
i Span()?
En koordinat i
er ubekendt. 17, 19
- Er
konsistent for alle ?
31,33.
- Test din forståelse af span. 45-64.
- Om sammenhængen mellem Span()
og span af linearkombinationer af .
71, 72.
- Konsekvenser for rækkeoperationer: 77, 78.
- Afsnit 1.4:
- Ligningssystemer, hvor en koefficient er en ubekendt, .
Bestem for hvilke ,
systemet er inkonsistent. 17, 19,21
4. kursusgang (4.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Lineær uafhængighed: 1.7
Pencasts: Lineær afhængighed: del 1/2 og del 2/2, Lineær uafhængighed
Opgaver:
- Afsnit 1.7.
- Bestem, om en mængde vektorer er lineært afhængige.
1,5,7,9,11
- Find en lille delmængde af ,
med samme span som .13,
15.
- Bestem om en mængde af vektorer er lineært uafhængig.
23,25,27
- Test din forståelse af lineær (u)afhængighed 63-82.
- En mængde af vektorer, hvor en vektor indeholder en ubekendt
.
Bestem for hvilke ,
om nogen, mængden er lineært afhængig. 41.
- Regn gamle opgaver fra kursusgang 1-3
5. kursusgang (Miniprojekt 1).
Emne: Lineære ligningssystemer - løsning i MatLab
6. kursusgang (5.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Lineære afbildninger og matrixrepræsentationer. 2.7. 2.8 til s.
185 midt. (Generelt om funktioner.(Injektive, surjektive og bijektive), se
Appendix B)
Pencasts: Lineære afbildninger og matricer
Opgaver:
- Afsnit 2.7.
-
er induceret af en matrix. Find
og .
1, 3
- Find billedet af en vektor ved den lineære transformation
induceret af en matrix. 7, 11
- Udfra forskriften for
bestemmes
og ,
så .
21 23
- Bestem standardmatricen for en lineær afbildning. 25, 27,
29,31, 33
- Test din forståelse af lineære afbildninger og
matrixrepræsentation. 35-54.
- Afsnit 2.8.
- Bestem en udspændende mængde for billedmængden. 1,3
- Afgør om følgende funktioner er surjektive (onto), injektive
(one-to-one), bijektive.
- ,
- ,
-
er CPR-nummeret for .
- 61, 65.
- Afgør ved at finde en udspændende mængde for nulrummet,
hvorvidt en afbildning er injektiv. 13, 15, 17
- Afgør ved at finde standardmatricen, hvorvidt en given lineær
afbildning er injektiv. 25, 29, surjektiv. 33, 35.
- Test din forståelse af afsnit 2.8 (til side 185). 41-55.
- Afsnit 2.7.
- Hvis
er lineær og vi kender ,
hvad er så .
57
- Afgør, om
er lineær. 77, 73, 79
7. kursusgang (6.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Multiplikation af matricer, sammensætning af lineære
afbildninger. 2.1 og 2.8 p.185 midt, til 187
Pencasts: Produkt af matricer del 1/2 og del 2/2
Opgaver:
- Afsnit 2.1.
- Bestem, om produktet af to matricer er defineret og find
størrelsen, ,
af produktet. 1,3
- Udregn matrixprodukter. 5, 9, 11, 7.
- Udregn en bestemt indgang i produktmatricen. 25
- Test din forståelse af produkt af matricer. 33-50.
- Afsnit 2.8.
- Bestem en forskrift for den sammensatte afbildning
udfra
og .
69.
-
Bestem standardmatricerne for ,
og .
70, 71,72.
- Test din forståelse af afsnit 2.8 - om sammensatte
afbildninger og deres matricer. 56-58.
- MatLab: Afsnit 2.1 opg. 53
8. kursusgang (7.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Inverterbare matricer og invertible lineære transformationer.2.3,
2.4 og 2.8 p.187-188
Pencasts: Regulære matricer, Elementære matricer og rækkeoperationer, Inverse matricer ved Gausselimination
Opgaver:
- Afsnit 2.3.
- Bestem, om .
1,3
- Givet
og .
Udregn den inverse af kombinationer af
og .
9, 11.
- Find den inverse for elementære matricer. 17, 19.
- Givet ,
,
find elementære matricer, så .
25, 29.
- Afsnit 2.4. Givet en matrix. Er den invertibel? Find i så fald den
inverse. 1, 3, 5, 9, 13
- Afsnit 2.8 Sammenhængen mellem invertible matricer og invertible
lineære afbildninger. 59,60.
- Afsnit 2.4.
- Rækkereduktionsalgoritmen til beregning af .
19
- Test din forståelse 35-54.
- Løs et lineært ligningssystem ved invertering af
koefficientmatricen. 57.
- Rækkereduktion til at bestemme reduceret echelonform
af
og samtidig ,
så .
27.
- Afsnit 2.3
- Søjlekorrespondenceprincippet. 67.
- Skriv en søjle som linearkombination af pivotsøjlerne. 75.
- MatLab. Afsnit 2.8. Bestem standardmatricen for en lineær
afbildning. Beregn den inverse matrix (MatLab). Find en forskrift
(“rule”) for den inverse afbildning. 100
9. kursusgang (8.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Determinanter. 3.1 og 3.2 til p. 217 l.9.
Pencasts: Determinanter. 2x2 og 3x3, Determinanter og rækkeoperationer, Søjlerum og rækkerum, Nulrum for en matrix
Opgaver:
- Afsnit 3.1
- Determinant af en
matrix. 1, 3, 7. Beregn også den inverse ved at bruge
formlen side 200.
- Determinant af en
matrix ved kofaktormetoden. 13, 15
- Beregn determinanter - frit valg af metode. 21, 23.
- Determinant af
matrix og areal. 29
- Determinant og invertibilitet. 37.
- Test din forståelse af determinanter og kofaktorer. 45-64
- Afsnit 3.2
- Beregn determinanter- udvikling efter en given søjle, 1, 5
- Beregn determinanter ved brug af rækkeoperationer. 13,
15, 21, 23
- Test din forståelse af determinanters egenskaber. 39-58.
- Afsnit 3.1 Vis formlen
for
matricer. 71
- Afsnit 3.2 Vis formlen
for
matricer
og ,
hvor
er invertibel. 71
10. kursusgang (Miniprojekt 2).
Emne: (0-1) matricer og Kirchoffs love
11. kursusgang (9.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Underrum, basis for underrum. 4.1 og 4.2 til p.245,
mid.
Pencasts: Basis for et underrum
Opgaver:
- Afsnit 4.1
- Find en udspændende mængde for et underrum. 1, 5, 9.
- Er en vektor i nulrummet for en given matrix. 11, 15
- Er en given vektor i søjlerummet for en given matrix. 19,21
- Find en udspændende mængde for nulrummet af en matrix.
27, 29
- Test din forståelse af underrum, nulrum, søjlerum. 43-62.
- Vis, at en mængde ikke er et underrum. 81
- Vis, at en mængde er et underrum. 89
- Nulrum for en lineær afbildning er et underrum. 96.
- Afsnit 4.2.
- Find en basis for nulrum og søjlerum for en matrix. 1, 3,
5.
- Find en basis for billedrummet og nulrummet for en lineær
transformation 9,
- Afsnit 4.1 Find en udspændende mængde for søjlerummet
for en matrix. Med et foreskrevet antal elementer. 67, 69
.
12. kursusgang (10.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Dimension, Rang og nullitet. Resten af 4.2, 4.3
Pencasts: Basis og dimension af nulrum, søjlerum, rækkerum
Opgaver:
- Afsnit 4.2
- Find en basis for billedrummet og nulrummet for en lineær
transformation. 9, 11, 13 15
- Find en basis for et underrum 17, 19, 23
- Test din forståelse af Basis og dimension. 33-52.
- Afsnit 4.3.
- Bestem dimension af søjlerum, nulrum og rækkerum for en matrix
samt
nulrum for .
- Når
er på reduceret echelonform. 1, 3.
- Generelt. 7.
- Bestem dimensionen af et underrum. 15
- Find en basis for rækkerum. 17, 19.
- Test din forståelse af dimension af underrum hørende til
matricer. 41-60.
- Vis, at en given mængde er en basis for et givet underrum. 61,
63.
- Afsnit 4.2
- Forklar, hvorfor en given mængde ikke udspænder. (Vink:
opg. 44), 55
- Forklar, hvorfor en given mængde ikke er lineært
uafhængig.(Vink: Opg.46) 57.
13.kursusgang (11.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Koordinatsystemer. 4.4
Opgaver:
- Afsnit 4.4.
- Find
udfra
og .
1, 7
- Når
er givet som en linearkombination af elementer i en basis
,
hvad er så ?
13
- Find
udfra
og .
15, 17, 19
- Skriv en vektor som en linearkombination af en mængde
vektorer. 25, 27
- Test din forståelse af koordinatsystemer. 31-50
- Hvad er sammenhængen mellem matricen
og matricen, hvis søjler er vektorerne i .
51, 53
- En basis
for planen er givet ved rotation af standardbasen. Hvad er
sammenhængen mellem
og .
55, 67, 75
- Ligning for keglesnit før og efter basisskift. 79
- Hvad betyder det, at der findes en vektor ,
så ?
99.
14. kursusgang (12.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Lineære transformationer og koordinatsystemer. 4.5
Opgaver:
- Afsnit 4.5
- Bestem matricen for
mht. .
1,3,7
- Bestem standardmatricen for
udfra
og .
11, 15
- Test din forståelse af matrixrepræsentationer af lineære
operatorer 20-23, 25-38
- Bestem ,
standardmatricen for
og en forskrift for
udfra
for alle .
47, 49, 51
- Find
udfra
som linearkombination af .
Find så ,
hvor
er en linearkombination af .
39, 55 43,59
15. kursusgang (13.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Egenvektorer og og egenværdier. 5.1 og 5.2 til p. 307
Opgaver:
- Afsnit 5.1
- Vis, en vektor er en egenvektor. 3, 7
- Vis, en skalar er en egenværdi. 13, 21
- Test din forståelse af egenværdier og egenvektorer. 41-56,
57-60
- Afsnit 5.2
- Find egenværdier og en basis for de tilhørende egenrum
- For en matrix - givet dens karakteristiske
polynomium 1, 3,11
- For en matrix. 15, 19
- For lineær operator -givet dens karakteristiske
polynomium. 31
- For en lineær operator. 37
- Har en
matrix nogen (reelle) egenværdier? 41
- Test din forståelse af det karakteristiske polynomium,
multipliciteter af egenværdier. 53-59, 61,63-65, 69-72.
- Sammenhængen mellem egenrum for
og
81.
- Sammenhæng mellem egenværdier (og egenvektorer?) for
og
83.
16. kursusgang (14.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Diagonalisering. 5.3
Opgaver:
- Afsnit 5.3
- Givet en matrix
og dens karakteristiske polynomium. Find
og en diagonalmatrix ,
så
eller forklar, hvorfor
ikke er diagonaliserbar. 1, 3, 5,7,9
- Som ovenfor, men det karakteristiske polynomium er ikke
givet. 13, 15 17
- Test din forståelse af diagonalisering af matricer. 29-37,
39-43, 45,46
- Udfra egenværdier og deres multiplicitet afgøre, om
er diagonaliserbar. 49, 51
- Udfra egenværdier og en basis for egenrummene udregnes
.
57, 59
- En matrix og dens karakteristiske polynomium er givet.
Der indgår en ubekendt. For hvilke værdier er matricen
ikke diagonaliserbar. 63
17. kursusgang (Miniprojekt 3).
Emne: Systemer af differentialligninger, afsnit 5.5
18. kursusgang (15.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Ortogonalitet, Gram Schmidt, QR-faktorisering. 6.2
Pencasts: Gram Schmidt
Opgaver:
- Afsnit 5.5 - Disse opgaver bygger på miniprojekt 3
- Find den generelle løsning til et system af
differentialligninger. 45
- Find i opgave 45 den løsning, der opfylder
og .
(Facit: .
)
- Test din viden om systemer af differentialligninger. 8-11
- Afsnit 6.1 (genopfriskning)
- Test din forståelse af skalarprodukt og ortogonalitet.
61-70, 73-80
- Afsnit 6.2
- Bestem, hvorvidt en mængde vektorer er ortogonal. 1, 3, 7
- Brug Gram-Schmidt. 9,11,13, 15
- -faktorisering.
25,27,29, 31
- Løs ligningssystemer ved -faktorisering.
33, 35, 37,39. OBS: Vis, at de fundne løsninger til
også løser .
- Test din forståelse af Gram-Schmidt og -faktorisering.
41-52
19. kursusgang (16.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Ortogonale projektioner. 6.3
Pencasts: Projektionsmatricer
Opgaver:
- Afsnit 6.1 (genopfriskning) Projektion på en linje. 43, 45
- Afsnit 6.3
- Find en basis for det ortogonale komplement. 1, 3, 5
- Skriv en vektor
som en sum ,
hvor
and .
9,11
- Som ovenfor. Desuden: Find matricen
for ortogonal projektion på ,
find afstand til .
17,19,21 Vink til 21: Pas på, søjlerne i
er ikke lineært uafhængige.
- Tjek din forståelse af ortogonal projektion og ortogonalt
komplement. 33-56.
- Hvad er det ortogonale komplement til det ortogonale
komplement? 63
- Hvad er
og .
67
- Find
udfra en ortonormal basis for .
75
20. kursusgang (17.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Ortogonale matricer. Ortogonale afbildninger i planen 6.5 til
s. 419.
Opgaver:
21. kursusgang (Miniprojekt 4).
Emne: Mindste kvadraters metode, afsnit 6.4
22. kursusgang (18.ordinære kursusgang).
Forelæsning: Stive flytninger. 6.5 p.419-421. Repetition - gennemgå
eksempelvis et eksamenssæt i store træk.
Opgaver:
- Afsnit 6.5
- Bestem forskriften for stive flytninger. 61, 62, 63, 64
- Gamle eksamensopgaver