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Transformações Lineares e Matrizes

Transformações lineares: definição, núcleo, imagem, teorema do posto-nulidade. Representação matricial, mudança de base e matriz de transformação em bases diferentes.

Used in: engenharia

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Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Transformações Lineares: Teoria Formal

Categoria dos Espaços Vetoriais

Os espaços vetoriais sobre F\mathbb{F} e as transformações lineares entre eles formam uma categoria VectF\mathbf{Vect}_\mathbb{F}, com composição de morfismos dada pela composição de funções.

Esta categoria é abeliana: todo morfismo tem núcleo e conúcleo, a sequência exata curta 0kerTVImT00 \to \ker T \to V \to \text{Im}\,T \to 0 divide.

Dualidade e Funtor Contravariante

O funtor dual ():VectFopVectF(-)^*: \mathbf{Vect}_\mathbb{F}^{op} \to \mathbf{Vect}_\mathbb{F} associa a T:VWT: V \to W o transposto T:WVT^*: W^* \to V^*, T(φ)=φTT^*(\varphi) = \varphi \circ T.

Propriedades: kerT=(ImT)\ker T^* = (\text{Im}\,T)^\perp, ImT=(kerT)\text{Im}\,T^* = (\ker T)^\perp (em dimensão finita, com dualidade natural).

Teorema de Estrutura para Endomorfismos

Teorema (Decomposição de Jordan). Sobre C\mathbb{C}, todo endomorfismo TEnd(V)T \in \text{End}(V) de dimensão finita é similar (na mesma base complexa) a uma matriz em forma normal de Jordan:

J=diag(Jn1(λ1),Jn2(λ2),)J = \text{diag}(J_{n_1}(\lambda_1), J_{n_2}(\lambda_2), \ldots)

onde Jn(λ)J_n(\lambda) é o bloco de Jordan n×nn \times n com autovalor λ\lambda. A forma de Jordan é única a menos de ordem dos blocos.

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Updated on 2026-05-28 · Author(s): Clube da Matemática

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