Exercícios Resolvidos de Complemento Ortogonal e Matrizes

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Enunciado

Note que, se A é a matriz m × n formada pelas colunas a → 1 ,   a → 2 , ⋯ ,   a → n , então o produto A T A tam entrada i j dada por

A T A i j = a → i , a → j ,   i ,   j ∈ 1,2 , … , n

onde ∙ , ∙ denota o produto interno usual.

Seja Q a matriz m × n formada pelas colunas q → 1 , q → 2 , ⋯ ,   q → n , onde q → 1 , q → 2 , … , q → n é um conjunto ortonormal. Pode-se afirmar que:

a   Q T Q = I n × n

b   Q Q T = I m × m

c   Q é invertível

d A imagem de Q é igual ao núcleo de Q T

Passo 1

Dando uma lida nas alternativas, já podemos eliminar as letras c e d sem pensar muito. A c ta fora porque Q não é uma matriz quadrada! Então nunca será invertível. Já a d tá fora por causa daquela nossa relação que diz que a imagem de Q é igual ao complemento ortogonal do núcleo de Q T ! Então eles nunca podem ser iguais se um é o complemento ortogonal do outro.

Sobraram a a e a b . Repara que pela informação que ele deu, Q T Q i j = q → i , q → j

Como q → 1 , q → 2 , … , q → n é ortonormal, temos: Q T Q i j = 0 ,   s e   i ≠ j

Q T Q i j = 1 ,   s e   i = j

Então,

Q n × m T Q m × n = 1 0 ⋯ 0 0 1 ⋯ 0 ⋮ ⋮ ⋱ ⋮ 0 0 ⋯ 1 = I n × n

Logo, a a está correta.

Resposta

Letra ( a )