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Transformaciones Lineales: Definición, Propiedades y Aplicaciones, Apuntes de Álgebra Lineal

Lo que son las transformaciones lineales, sus propiedades y aplicaciones en el contexto de la Algebra Lineal. Se incluyen definiciones matemáticas, demostraciones y ejemplos con base en la transformación de vectores. Además, se presentan aplicaciones de las transformaciones lineales en la Ingeniería Industrial.

Qué aprenderás

  • ¿Cómo se construye la matriz asociada a una transformación lineal?
  • ¿Qué son las transformaciones lineales?
  • ¿Cómo se relacionan las transformaciones lineales con el estudio de procesos industriales?
  • ¿Cómo se definen las propiedades de una transformación lineal?
  • ¿Cómo se aplican transformaciones lineales en la Ingeniería Industrial?

Tipo: Apuntes

2019/2020

Subido el 14/12/2020

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Estudiante: Jhonatan Bedolla Cabrera
No. Control: 20691018
Ingeniería Industrial a Distancia
Materia: Algebra Lineal
Unidad : Transformaciones Lineales
Docente: Mtro. Javier Edgardo Acuña Corella
Tema: Transformaciones Lineales
Semana: 5
Cananea, Sonora Diciembre de
2020
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¡Descarga Transformaciones Lineales: Definición, Propiedades y Aplicaciones y más Apuntes en PDF de Álgebra Lineal solo en Docsity!

Estudiante: Jhonatan Bedolla Cabrera No. Control: 20691018 Ingeniería Industrial a Distancia Materia: Algebra Lineal Unidad : Transformaciones Lineales Docente: Mtro. Javier Edgardo Acuña Corella Tema: Transformaciones Lineales Semana: 5 Cananea, Sonora Diciembre de 2020

Definición y propiedades de las transformaciones lineales ¿Qué son las transformaciones lineales? En primer lugar, una transformación lineal es una función. Por ser función, tiene su dominio y su codominio, con la particularidad de que éstos son espacios vectoriales. Tenemos dos espacios vectoriales V y W, y una función que va de V a W. O sea una regla de asignación que transforma vectores de V en vectores de W. Pero no toda función que transforme vectores de V en vectores de W es una transformación lineal. Debe cumplir ciertas condiciones: F:V→W es una transformación lineal si y sólo si:

  1. F(u+v)=F(u)+F(v) ∀u,v∈V
  2. F(k.v)=k.F(v) ∀v∈V, ∀k∈R Propiedades de una transformación lineal Propiedad 1 La imagen del vector nulo del dominio (^0) V es el vector nulo del codominio (^0) w: T(0V)=0w Demostración: T(0V)=T(0.v)=0.T(v)=0.w=0W Donde hemos expresado a (^0) V como el producto del escalar 0 por cualquier vector del espacio vectorial V, hemos usado la segunda condición que debe cumplir una transformación lineal, y finalmente hemos vuelto a usar la propiedad de espacios vectoriales sobre el producto del escalar 0 por cualquier vector.

Matriz Asociada a una Transformación Lineal En seguida se muestra cómo se construye la matriz de una transformación lineal cuando se especifican las bases en el dominio y el contradominio de una tal transformación. Sean V y U dos espacios vectoriales de dimensión finita, dígase dim V = n y dim U = m. Tómese bases β1 de V y β2 de U β1 = {vv 1 , v 2 , ..., vn} β2 = {vu 1 , u 2 , ..., um} Sea T : V → U una transformación lineal entre estos espacios. Para el vector v ∈ V existen escalares x1, x2, ..., xn tales que v = x 1 v 1 + x 2 v 2 + · · · + xnvn Es decir, La imagen de v bajo T es el vector Cada vector T(vj ), j = 1, ..., n se encuentra en U, de modo que existen escalares a1j , a2j , ..., amj tales que

Es decir, Tenemos entonces que Donde A es la matriz asociada a la transformación lineal.

Como se mencionó al comienzo, las transformaciones lineales respetan la estructura de K-espacio vectorial. Esto hace que en algunos casos se respete la estructura de subespacio, por ejemplo, en las imágenes y preimágenes de subespacios por transformaciones lineales: Proposición Sea f: V  W una transformación lineal. Entonces:

  1. Si S es un subespacio de V, entonces f(S) es un subespacio de W.
  2. Si T es un subespacio de W, entonces f¡1(W) es un subespacio de V. Dentro de las transformaciones lineales se encuentran : Vectores, Matrices, sistemas lineales , entre otros. En la ingeniería Industrial se utiliza para *Estudio de Procesos. *Mejora de Procesos. *Administración de Procesos. *Estadísticas *Control de Calidad *Solución de Problemas a través de matrices *Reducción de costo de Producción. *Etc.

Transformaciones lineales: núcleo e imagen. Teorema 1 Sea T : V S W una transformación lineal. Entonces para todos los vectores u, v, v1, v2,... , v n en V y todos los escalares a1, a2,... , a n : i. T (0) = 0 ii. T (u - v) = T u - T v iii. T (a1v1 + a2v2 +.. .+ a n v n ) = a1 T v1 + a2 T v2 +.. .+ a nT v n Nota. En la parte i ) el 0 de la izquierda es el vector cero en V ; mientras que el 0 de la derecha es el vector cero en W. Teorema 2 Sea V un espacio vectorial de dimensión finita con base B = {vv1, v2,... , v n }. Sean w1, w2,... , w n vectores en W. Suponga que T 1 y T 2 son dos transformaciones lineales de V en W tales que T 1v i = T 2v i = w i para i = 1, 2,... , n. Entonces para cualquier vector v ∈ V , T 1v = T 2v; es decir T 1 = T 2.

Esta transformación se llama la reflexión sobre el eje x , y es lineal, ya que: Ejemplo dilatación o expansión Una dilatación es una transformación que incrementa distancias. Sea V= (2 4) encontrara la expansión vertical cuando K= Expansión horizontal (k71) o contracción (0<k<1) Expansión vertical (k71) o contracción (0<k<1) Ejemplo contracción Una contracción es una transformación que decrece distancias. Bajo una contracción, cualquier par de puntos es enviado a otro par a distancia estrictamente menor que la original. Sea V= (2 4) encontrara la contracción horizontal cuando K=1/ Haciendo la gráfica el punto disminuye en el eje horizontal.

Rotación por un ángulo Sea un ángulo medido en radianes. Queremos averiguar cual es la transformación T de R2 en R2 que gira cada vector un angulo , para obtener un vector En una gráfica, vemos la situación como sigue: Si usamos las funciones trigonométricas, tenemos que:

Bibliografía: https://aga.frba.utn.edu.ar/definicion-y-propiedades-de-las- transformaciones-lineales/ http://sistemas.fciencias.unam.mx/~erhc/algebra_lineal_20181/ transformaciones_lineales_7.pdf Grossman, Stanley I, Flores José Algebra Lineal, Séptima edición, Mc Graw Hill. Santiago Hernández, Clemente, Algebra Lineal. https://sites.google.com/site/sistemasalgebralineal/unidad-5--- transformaciones-lineales/5-2-nucleo-e-imagen-de-una-transformacion-lineal http://itsavbasicas.blogspot.com/2012/05/54-aplicacion-de-las- transformaciones.html