POLITECNICO DI MILANO I PROVA DI ALGEBRA LIN.E GEOM. 1. 1 2 3 V FACOLTÀ DI INGEGNERIA 1 12 NOVEMBRE 2007 Decidere se le seguenti affermazioni sono vere o false barrando le caselle opportune: V F In una matrice singolare almeno una colonna è combinazione lineare delle altre. X X Un sistema lineare omogeneo di m equazioni in n incognite ha n-m autosoluzioni indipendenti. -1 -1 Se la matrice A = [ A1 A2 … An] è invertibile, si ha A = [ A1 -1 A2 X -1 … An ]. X 5 Se la matrice A = [ A1 A2 … An] è invertibile, l’equazione x 1A1 + x2A2 … xnAn = 0 ha solo la soluzione banale. La matrice dei complementi algebrici di una matrice simmetrica è simmetrica 6 Tre piani appartenenti a un fascio sono paralleli a una stessa retta. X 4 7 8 2. X X x=y x =- y e sono sghembe. z = x+1 z = y+1 Se le rette r ed s sono parallele rispettivamente ai piani ρ e σ, l’angolo delle due rette è uguale a quello dei due piani. Le rette X x a 1 1 b Si considerino le matrici A = 1 0 , B = 0 1 , X = y . Rispondere ai seguenti z 0 1 1 0 quesiti: VF X X X 1 La matrice ABT ha sempre rango 2 è simmetrica ⇔ a = b ha le righe lin. indipendenti X 2 La matrice ATB ha rango 2 ⇔ ab ≠ -2 ha sempre due colonne indipendenti è simmetrica ⇔ ab = 1 è emisimmetrica è simmetrica è singolare ⇔ a = -b X di due equazioni in tre incognite di quattro equazioni in tre incognite X 3 La matrice ABT - BAT 4 L’equazione ATX = BTX rappresenta un sistema lineare omogeneo privo di autosoluzioni MATRICOLA FIRMA NOME COGNOME X X X X X X 3. 0 1 , K = 2 1 , I = 1 0 , L = 1 -1 , le 1 2 3 0 0 1 -1 1 e C = L I e i vettori X = [x y z u]T 0H Si considerino le matrici H = matrici a blocchi A = e B = [b b 2 2 b b ]T. HK 0L Rispondere ai seguenti quesiti: 5 A e C sono diagonali a blocchi triangolari a blocchi permutabili VF X X X 6 det (AC) = detA⋅ detC = det H2 ⋅ det L2 =0 X X X 7 L’equazione matriciale AX = B ha soluzioni per un solo valore di b due valori di b X X X ogni b 1 con ∞ autosoluzioni X X 2 8 Per b = 0, l’equazione AX = B rappresenta con ∞ autosoluzioni un sistema lineare omogeneo privo di autosoluzioni 4. Si considerino le rette r: quesiti: 9 x=k+t ed s: y = 1 + 2t z = -1 +(k-2)t r è perpendicolare ad s 10 r ed s sono complanari per 11 per k = 2, il piano contenente r ed s 12 Per k = 0, il piano contenente r ed s X 3x - 2y = 0 . Rispondere ai seguenti x + 2z = 4 per un solo valore di k per due valori di k per nessun valore di k V F X X X k=2 k=0 k=1 X X è 2x-y+z = 2 non esiste è perpendicolare al piano x + 2y = 0 X è 4x - 3y - z + 2 = 0 non esiste è perpendicolare al piano x = 4z X X X X X X POLITECNICO DI MILANO II PROVA DI ALGEBRA LIN.E GEOM. V FACOLTÀ DI INGEGNERIA 1 29 GENNAIO 2008 23sett10 1. Decidere se le seguenti affermazioni sono vere o false barrando le caselle opportune: V F 1 Una matrice reale di ordine dispari ha un autovalore reale. X 2 Una matrice reale e simmetrica ha solo autovettori reali. X 3 Se A e B sono reali e simmetriche il prodotto AB è una matrice diagonalizzabile. X 4 La somma di due matrici ortogonali è ortogonale. X 5 Il polinomio caratteristico di una matrice triangolare a blocchi è il prodotto dei X polinomi caratteristici dei blocchi principali. 6 L’equazione x2 + 3xy -2y2 = 1 rappresenta un’iperbole col centro nell’origine. X 7 Un’applicazione lineare f di rango 2 trasforma un sottospazio S in un sottospazio X f(S) di dimensione 2. 8 Le coniche x2 - 2y2 = 1 e x2 + 2y2 = 1 hanno gli stessi assi. X 2. Si considerino le matrici : Rispondere ai seguenti quesiti: P = [1 2 h ]T (h reale) , A = PPT , 1 Per ogni h, A ha 2 Per ogni h, B 3 B ha qualche autovalore nullo per 4 Gli autovalori di B sono tutti regolari B = A + 6hI. V F rango 1 un solo autovalore nullo due autovalori nulli X è diagonalizzabile ha tre autovettori mutuamente ortogonali ha tre autovettori indipendenti X X un solo valore di h 3 valori di h 2 valori di h solo per h = 0 per ogni h se e solo se B è diagonalizzabile MATRICOLA FIRMA NOME COGNOME X X X X X X X X X 3. Siano F la famiglia delle coniche di equazione XTBX = 0, dove B è la matrice dell’ esercizio precedente, ed X = [x y 1]T. Rispondere ai seguenti quesiti: V F un’iperbole equilatera X 5 F contiene 3 coniche degeneri X una parabola non degenere 6 La conica di F corrispondente ad h = -1 X X X è degenere è una parabola è tangente in O alla retta x+ 2y = 0 8 Le coniche a centro di F hanno il centro X X è un’iperbole col centro P(1,2) è un’ellisse è degenere 7 La conica di F corrispondente ad h = - 6 X nell’origine sulla retta y = 2x X X X X sulla retta x = 2y 4. Sia C una matrice di ordine 4, con due soli autovalori distinti α e β. Sapendo che k(α) > k(β) rispondere ai seguenti quesiti: 9 C è diagonalizzabile se α è regolare se r(αI - C) = 1 se C + I è diagonalizzabile V F X X X X α e β sono reali 2 1 Se C è diagonalizzabile con matrice di C + C - I è diagonalizzabile con X 0 passaggio P matrice di passaggio P l’autospazio associato ad α ha X dimensione 3 1 C ha un autovalore nullo 1 se tr C = 3α se tr C = β X X se det C = 0 X 3 1 Se C è idempotente, la sua traccia può 4 2 essere X X POLITECNICO DI MILANO PROVA COMPLEMENTARE DI ALGEBRA LIN.E GEOM. V FACOLTÀ DI INGEGNERIA 1 5 FEBBRAIO 2008 Si considerino le coniche K di equazione α(x2 + 2xy -3y2 - 2x + 1) +x2 + y2 - 2x + 6y + 1 = 0 ( α reale) 1. Trovare i valori di α per cui K è 2. i) una conica degenere ii) un’iperbole equilatera iii) una conica col centro sulla retta x = 1 Determinare i centri delle coniche non degeneri trovate e gli eventuali asintoti. 3. Detta A la matrice dei coefficienti della conica K corrispondente ad α = 0, 2 costruire una matrice ortogonale che diagonalizzi (A - I) . 4. Detta B la matrice dei coefficienti della conica K corrispondente ad α = -3, decidere se la trasformazione lineare f(X) = BX trasforma i vettori [1 2 3]T , 3 [4 5 6]T , [1 1 1]T in una base di R e calcolare dim ker f, POLITECNICO DI MILANO I A PPELLO DI A LGEBRA L IN.E GEOM. V FACOLTÀ DI INGEGNERIA 1 2 2 F EBBRAIO 2008 va in giugno 2010 1. Decidere se le seguenti affermazioni sono vere o false barrando le caselle opportune: V F 1 Sia A ≠ I. Se (A + I)(A - I) = 0, la matrice A ha un autovalore λ = -1. X 2 Se P, Q, R sono vettori indipendenti, la matrice [P Q R S ] ha rango 3 per ogni X vettore S. 3 Se A e B sono reali e simmetriche la matrice A2 + B2 è diagonalizzabile. X 4 Il numero degli autovettori indipendenti associati a un autovalore α coincide con la X dimensione dell’autospazio associato ad α. 5 Sia A una matrice singolare. Se X è un autovettore di A, anche AX è un autovettore X di A. 6 Le circonferenze che passano per due punti fissi A e B hanno i centri su una retta. X 7 La dimensione del nucleo di un’applicazione lineare f è uguale alla dimensione X dell’immagine di f. 8 Una rotazione (nel piano o nello spazio) lascia fissa l’origine del riferimento X cartesiano. 2. 2 a Si considerino le matrici H = 1 0 0 1 e K= b 1 0. 0 0 1 Rispondere ai seguenti quesiti: 1 La matrice HK 2 La matrice HK è diagonalizzabile 3 3 La trasformazione di R con matrice HK ha il nucleo di dimensione 4 La matrice HK è idempotente per V F ha sempre rango 2 ha rango 2 solo per a = 2, b = 1 è triangolare a blocchi X se ha tutti gli autovalori distinti se è simmetrica se 2b = -1 X X X X X X X 0 2 1 X b=0 a=0 solo per a = b = 0 X MATRICOLA FIRMA NOME COGNOME X X 9 3. Sia C la famiglia di circonferenze di equazione x2 + (y -1)2 + λ(y - x - 1) = 0. Rispondere ai seguenti quesiti: 5 Le circonferenze di C hanno i Centri 7 L’equazione (x - l)2 + (y + λ -1)2 = 2 λ2 rappresenta 8 La circonferenza di C che passa per l’origine X X sull’asse y sull’asse x sulla retta x+y = 1 6 Le circonferenze di C sono tutte V F X tangenti all’asse x tangenti in P(0,1) alla retta di equazione y = x + 1 tangenti all’asse y X X tutte e sole le circonferenze di C X X tutte le circonferenze di C meno una X tutte le circonferenze di C più una X è tangente alla retta x+y = 0 ha diametro uguale a √2 X X è tangente alla retta y = x-1 X 4. Sia F il fascio di piani di equazione y - x - 1 + λ(y - z +1) = 0. Rispondere ai seguenti quesiti: V F 9 Il luogo delle proiezioni ortogonali di O sui piani di F è una circonferenza 1 La retta r sostegno di F ha equazioni 0 X X una sfera un’iperbole equilatera y-x -1=0 y - z +1 = 0 x=z-2 y=z-1 X X X X (y - x - 1)(y - z +1) = 0 un fascio di rette incidenti nel punto X un fascio di rette perpendicolari ad r X P(0,1/2) 1 L’intersezione di F col piano x+y+z = 3 è 1 1 I piani di F che passano per O sono 2 un fascio di rette parallele X nessuno uno X X POLITECNICO DI MILANO PROVA COMPLEMENTARE DI ALGEBRA LIN.E GEOM. V FACOLTÀ DI INGEGNERIA 22 FEBBRAIO 2008 Si consideri la matrice A= a 2a-1 3 2a-1 3 -2 a 2 -a-2 a 2 -a-2 a 3 +a 2 +a+1 3 a 4 -1 (a-2)(2a+1) 3 1. Trovare i valori del parametro a per cui A è la matrice dei coefficienti di una conica K. (a = 2 ip. eq. ; a = -1 ellisse) 2. Per ciascuno dei valori trovati riconoscere K e trovarne il centro e gli eventuali asintoti. Scrivere inoltre l’equazione canonica di una delle K coniche trovate. 3. Per a = 0, stabilire se la trasformazione lineare f(X) = BX , dove B = A + AT + 4I, 3 trasforma i vettori [1 0 0]T , [0 1 0]T , [0 0 1]T in una base di R . Trovare ker f e calcolare dim Im f. POLITECNICO DI MILANO II APPELLO DI ALGEBRA LIN.E GEOM. 1. 1 2 3 4 5 6 7 8 2. V FACOLTÀ DI INGEGNERIA 11 LUGLIO 2008 Decidere se le seguenti affermazioni sono vere o false barrando le caselle opportune: V F Ad un autovalore regolare di molteplicità k sono associati k autovettori × indipendenti. × Un sistema lineare omogeneo di m equazioni in n incognite ha ∞ n-m autosoluzioni. × Siano X e Y due vettori. Se X ≠ 0, esiste uno scalare h per cui X è ortogonale ad × hX+Y. Se A e B sono matrici quadrate di ordine n, con AB = 0, si ha r(A)+r(B) ≤ n. Se f è un’applicazione lineare di Rn in Rm , ker f è l’insieme dei vettori X di Rm tali che f(X) = 0. Siano r ed r’ due rette parallele. Per ogni piano π passante per r, esiste un piano π’ × passante per r’ e perpendicolare a π. La conica di equazione XTAX = 0 è degenere se e solo se la matrice A è invertibile. Si consideri la matrice 1 h 0 A= 1 1 h (h parametro) V F diagonale a blocchi 2 Esiste un valore di h per cui A è La matrice A è diagonalizzabile × × ortogonale singolare × solo per h = 0 × × × per h = 1 per ogni h reali 3 Per h = 1, gli autovalori di A+AT sono × × negativi regolari × × reali 4 × La conica di equazione (3x-y)(x+3y) = 5 rappresenta un’iperbole equilatera con × asintoti 3x = y e x+3y = 0. Rispondere ai seguenti quesiti. 1 × Per h = -1, gli autovalori di A-AT sono semplici regolari MATRICOLA FIRMA × × 1 k Si considerino la matrice B = 0 1 e l’equazione BBTX = 0 (X vettore). 1 0 Rispondere ai seguenti quesiti: 3. V F × × di 3 equazioni in 2 incognite 5 6 L’equazione BBTX = 0 rappresenta un sistema lineare omogeneo S Le equazioni di S rappresentano di 2 equazioni in 2 incognite di 3 equazioni in 3 incognite × 3 piani passanti per l’origine × × 3 piani di un fascio × due rette nello spazio per ogni k 7 S ha ∞ 1 autosoluzioni × × × solo per k= 0 solo per k ≠ 0 × × è invertibile 8 Per k = -1, la trasformazione lineare di R3 con trasforma il vettore [x y z]T nel vettore [2x+y -z x+y z-x]T matrice dei coefficienti BBT ha il nucleo di dimensione 1 × 4h+1 2h-2 h+1 4. Si consideri la conica K di equazione XTCX = 0, con C = 2h-2 h+4 0 (h reale) ed h+1 0 h+4 X = [x y 1]T. Rispondere ai seguenti quesiti: VF per h = - 4 × 9 K è degenere × per due soli valori di h per tre valori di h × × un’iperbole equilatera 10 Per h = 0, K è 11 Per h = 1, K è una parabola non degenere × una circonferenza × un’iperbole equilatera × una circonferenza col centro sull’asse x una circonferenza col centro sull’asse y × × × è priva di punti reali 12 Per h = -1, K è un’iperbole equilatera col centro × POLITECNICO DI MILANO III APPELLO DI ALGEBRA LIN.E GEOM. 1. V FACOLTÀ DI INGEGNERIA 17 SETTEMBRE 2008 1 Decidere se le seguenti affermazioni sono vere o false barrando le caselle opportune: V F Se X, Y, Z sono vettori, si ha r[X Y Z] = r[X+Y Y+Z X+Y+Z]. X 2 Il quadrato di una matrice simmetrica è una matrice simmetrica. X 3 X 4 Se il nucleo di una trasformazione lineare f di Rn ha dimensione zero, si ha f(Rn) = Rn. In una matrice ortogonale, la somma degli elementi principali è 1. 5 I vettori [i -1]T e [-1 i]T sono ortogonali. X 6 Due iperboli con gli stessi asintoti hanno gli stessi assi. X 7 Due parabole con lo stesso vertice e lo stesso asse coincidono. X 8 La retta x = y = z-1 = t è sghemba con l’asse z. X 2. 1 1-a 2 Si consideri la matrice reale A = 1 1-a . Rispondere ai seguenti quesiti: -1 a sono simmetriche per ogni a hanno lo stesso polinomio caratteristico sono simili Le matrici AA ed A A T T X V F X X X = det (A A) per qualche valore di a X = det A detA X T 2 3 4 det (AA ) T La matrice AA ha un autovalore nullo T Per ogni valore di a, la matrice AA ha T T = 0 per ogni a X per ogni a solo per a = 1 X X solo per a = 0 X quattro autovettori indipendenti tre autovettori indipendenti X X tre autovettori mutuamente ortogonali X MATRICOLA FIRMA NOME COGNOME 3. Si consideri il sistema lineare x +cy+z =c S: cx +(c2+1)y +(c +1)z = c2 x + (c +1)y + 2z = c+1-c2 (c parametro reale) Rispondere ai seguenti quesiti: 5 6 7 8 4. 9 Il sistema S ha soluzioni Le equazioni di S rappresentano 3 piani di un fascio Per c = 1, il sistema S ha per ogni valore di c per un solo valore di c V F X X per due valori di c X per due valori di c X ∞1 soluzioni ∞2 soluzioni una sola soluzione X è invertibile Per c = -1, la trasformazione lineare di R3 che ha il nucleo di dimensione 1 ha come matrice dei coefficienti quella di S ha il nucleo di dimensione 2 Si consideri la famiglia di coniche F di equazione XTAX = 0, con 4b-15 2b-10 b-3 A = 2b-10 b (b reale) 0 b-3 0 b ed X = [x y 1]T. Rispondere ai seguenti quesiti: F contiene 10 La conica K corrispondente a b = 0, é 11 Per b = 5, la conica K è una circonferenza 12 Per b = 3, la conica K X X per ogni valore di c per un solo valore di c una sola conica degenere tre coniche degeneri X X X X X VF X X più di tre coniche degeneri X un’iperbole equilatera una parabola non degenere una coppia di rette reali e distinte X X priva di punti reali col centro sull’asse x col centro sull’asse y taglia gli assi coordinati in punti reali è un’iperbole equilatera col centro X X X X X X POLITECNICO DI MILANO ESAME DI GEOMETRIA I FACOLTÀ DI INGEGNERIA I APRILE 2010 1. Decidere se le seguenti affermazioni sono vere o false barrando le caselle opportune: V F 1 Se X e Y sono autovettori di A, associati ad un autovalore α, anche X+Y è un X autovettore di A associato ad α. 2 Se P, Q, R sono vettori indipendenti, la matrice [P Q R + Q ] ha rango 3 . X 3 Se A e B sono reali e simmetriche la matrice A2 + B2 è diagonalizzabile. X 4 Il numero degli autovettori indipendenti associati a un autovalore α coincide sempre X con la molteplicità di α. 5 Una retta che sia perpendicolare a due piani è perpendicolare anche alla loro X intersezione 6 Le circonferenze che passano per due punti fissi A e B hanno i centri su una retta. X X 7 Due iperboli con gli stessi assi hanno gli stessi asintoti. 8 Una rotazione (nel piano o nello spazio) lascia fissa l’origine del riferimento X cartesiano. 2. 2 a Si considerino le matrici H = 1 0 0 1 e K= b 1 0. 0 0 1 Rispondere ai seguenti quesiti: 1 La matrice HK 2 La matrice HK è diagonalizzabile 3 Le matrici HK e KH hanno in comune 4 La matrice KH è diagonalizzabile per V F ha sempre rango 2 ha rango 2 solo per a = 2, b = 1 è triangolare a blocchi X se ha tutti gli autovalori distinti se è simmetrica se 2b = -1 X X il determinante il rango la traccia ogni b solo per b ≠ 0 solo per b = 0 MATRICOLA FIRMA NOME COGNOME X X X X X X X X X 3. Sia C la famiglia di circonferenze di equazione x2 + (y -1)2 + λ(y - x - 1) = 0. Rispondere ai seguenti quesiti: 5 Le circonferenze di C hanno i Centri 7 L’equazione (x - l)2 + (y + λ -1)2 = 2 λ2 rappresenta 8 La circonferenza di C che passa per l’origine X X sull’asse y sull’asse x sulla retta x+y = 1 6 Le circonferenze di C sono tutte tangenti V F X all’asse x in P(0,1) alla retta di equazione y=x+1 all’asse y X X tutte e sole le circonferenze di C X X tutte le circonferenze di C meno una X tutte le circonferenze di C più una X è tangente alla retta x+y = 0 ha diametro uguale a √2 X X è tangente alla retta y = x-1 X 4. Sia F il fascio di piani di equazione y - x - 1 + λ(y - z +1) = 0. Rispondere ai seguenti quesiti: V F 9 Il luogo delle proiezioni ortogonali di O sui piani di F è una circonferenza 1 0 La retta r sostegno di F ha equazioni X X una sfera un’iperbole equilatera y-x -1=0 y - z +1 = 0 x=z-2 y=z-1 X X X X (y - x - 1)(y - z +1) = 0 un fascio di rette incidenti nel punto X un fascio di rette perpendicolari ad r X P(0,1/2) 1 1 1 2 L’intersezione di F col piano x+y+z = 3 è I piani di F che passano per O sono un fascio di rette parallele X nessuno uno X X POLITECNICO DI MILANO VI APPELLO DI GEOMETRIA I FACOLTÀ DI INGEGNERIA 23 SETTEMBRE 2010 1. Decidere se le seguenti affermazioni sono vere o false barrando le caselle opportune: V F 1 Una matrice reale di ordine dispari ha un autovalore reale. X 2 Una matrice reale e simmetrica ha solo autovettori reali. X 3 Se A e B sono reali e simmetriche il prodotto AB è una matrice diagonalizzabile. X 4 La somma di due matrici ortogonali è ortogonale. X 5 Il polinomio caratteristico di una matrice triangolare a blocchi è il prodotto dei X polinomi caratteristici dei blocchi principali. 6 L’equazione x2 + 3xy -2y2 = 1 rappresenta un’iperbole col centro nell’origine. X 7 Una rotazione (nel piano o nello spazio) lascia fissa l’origine del riferimento X cartesiano. 8 Le coniche x2 - 2y2 = 1 e x2 + 2y2 = 1 hanno gli stessi assi. X 2. Si considerino le matrici : Rispondere ai seguenti quesiti: P = [1 2 h ]T (h reale) , A = PPT , 1 Per ogni h, A ha 2 Per ogni h, B 3 B ha qualche autovalore nullo per 4 Gli autovalori di B sono tutti regolari B = A + 6hI. V F rango 1 un solo autovalore nullo due autovalori nulli X è diagonalizzabile ha tre autovettori mutuamente ortogonali ha tre autovettori indipendenti X X un solo valore di h 3 valori di h 2 valori di h solo per h = 0 per ogni h se e solo se B è diagonalizzabile MATRICOLA FIRMA NOME COGNOME X X X X X X X X X 3. Siano: F la famiglia delle coniche di equazione XTBX = 0, dove B è la matrice dell’ esercizio precedente, ed X = [x y 1]T. Rispondere ai seguenti quesiti: V F un’iperbole equilatera X 5 F contiene 3 coniche degeneri X una parabola non degenere 6 La conica di F corrispondente ad h = -1 X X X è degenere è una parabola è tangente in O alla retta x+ 2y = 0 8 Le coniche a centro di F hanno il centro X X è un’iperbole col centro P(1,2) è un’ellisse è degenere 7 La conica di F corrispondente ad h = - 6 X nell’origine sulla retta y = 2x X X X X sulla retta x = 2y 4. Sia C una matrice di ordine 4, con due soli autovalori distinti α e β. Sapendo che k(α) > k(β) rispondere ai seguenti quesiti: 9 C è diagonalizzabile se α è regolare se r(αI - C) = 1 se C + I è diagonalizzabile V F X X X X α e β sono reali 2 1 Se C è diagonalizzabile con matrice di C + C - I è diagonalizzabile con X 0 passaggio P matrice di passaggio P l’autospazio associato ad α ha X dimensione 3 1 C ha un autovalore nullo 1 se tr C = 3α se tr C = β X X se det C = 0 X 3 1 Se C è idempotente, la sua traccia può 4 2 essere X X