Álgebra Linear e Geometria Analítica

Programa

Matrizes

  • Conceitos fundamentais
    • Matriz
    • Elemento, linha, coluna e fila de uma matriz
    • Matriz linha e matriz coluna
    • Matriz nula
    • Matriz rectangular e matriz quadrada
    • Diagonal principal
    • Traço
    • Matriz triangular superior e inferior
    • Matriz diagonal
    • Matriz escalar
    • Matriz identidade
  • Igualdade.
    • Adição e subtracção.
    • Multiplicação por um escalar.
    • Multiplicação matricial.
    • Potenciação.
    • Transposição, conjugação e transconjugação.
    • Propriedades formais da álgebra matricial.
    • Matriz simétrica, anti-simétrica, hermitiana e anti-hermitiana.
  • Submatriz.
    • Blocos.
    • Operações matriciais por blocos.
  • Matriz escalonada.
    • Pivot.
    • Operações elementares sobre linhas.
    • Matriz equivalente por linhas.
    • Característica.

Sistemas de equações lineares (SELs)

  • Equação linear.
    • Equação linear homogénea.
    • Sistema de equações lineares.
    • SELs homogéneos.
    • Solução.
    • SELs equivalentes.
    • Princípios de equivalência.
    • Equação matricial de um SEL.
    • Método de Gauss-Jordan.
    • Classificação dos SELs quanto ao número de soluções.
  • Matriz inversa e sua determinação pelo algoritmo de condensação vertical.
    • Matriz ortogonal
    • matriz unitária.

Determinantes

  • Determinantes de 1ª e 2ª ordem.
    • Submatriz.
    • Menor.
    • Cofactor.
    • Expansão em cofactores (Laplace).
    • Determinante de ordem n.
    • Propriedades dos determinantes.
  • Determinante de uma matriz triangular.
    • Operações sobre filas.
    • Método de Condensação
    • Método misto.

Espaços vectoriais

  • Vectores livres.
    • Vectores em R^2 e R^3.
    • Vectores em R^n.
    • Vectores iguais.
    • Soma de vectores.
    • Vector nulo.
    • Vector simétrico.
    • Produto de um escalar por um vector.
    • Propriedades algébricas.
  • Espaço vectorial abstracto:
    • Axiomas.
    • Subespaço.
    • Combinação linear.
    • Subespaço gerado por listas de vectores.
    • Independência linear.
    • Bases. Coordenadas (contravariantes).
    • Dimensão.
    • Mudança de base

Espaços com produto interno

  • Produto interno.
    • Exemplos em R^n, C^n e em espaços de sucessões e de funções.
  • Norma.
    • Vectores unitários.
    • Versor.
    • Desigualdade de Cauchy-Schwarz.
    • Ângulo.
    • Desigualdade triangular.
  • Vectores e subespaços ortogonais.
    • Projecção ortogonal de um vector sobre outro.
    • Listas ortogonais e ortonormadas.
    • Bases ortogonais e bases ortonormadas.
  • Produto externo e produto misto em R^3.
  • Complemento ortogonal.
    • Espaços fundamentais de uma matriz.
    • Ortogonalização de Gram-Schmidt.

Erro quadrático

  • Melhor aproximação.
    • Vector de erro.
    • Mínimo erro quadrático.
    • Solução de mínimo erro quadrático.
    • Equações normais.
  • Composição de transformações lineares.
    • Transformação linear inversa.
    • Transformações afins.
    • Translação.

Transformações lineares

  • Transformações lineares.
    • Caso dos endomorfismos.
    • Matriz da transformação.
  • Transformações lineares elementares em R^2 e R^3:
    • projecção ortogonal.
    • Simetrias.
    • Rotações.
    • Homotetias:
      • dilatações
      • contracções.
  • Mudança de bases.
    • Matrizes equivalentes e semelhantes.

++Diagonalização

  • Valores e vectores próprios.
    • Espectro.
    • Subespaços próprios.
    • Equação característica.
    • Multiplicidade algébrica e geométrica.
    • Matrizes semelhantes.
    • Matriz diagonalizável.
    • Factorização P^{-1}DP.
  • Diagonalização de matrizes simétricas.
    • Decomposição espectral.
  • Valores Singulares.
    • Decomposição em Valores Singulares.
    • Interpretação Geométrica.
    • SVD e os 4 espaços fundamentais de uma matriz.

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