H8 Flashcards
lineaire vergelijking
vergelijking waarbij de exp van de veranderlijken 1 is (grafisch gezien is dit altijd een rechte
vb ax + by + cz = 0
niet- lineaire vergelijking
exp van veranderlijken is niet 1 of er zitten meerdere veranderlijken in dezelfde term
vb: xy = 4
x² + y³ = 0
lineaire productiemodel
er is een economie met n goederen (goed 1, goed 2 … goed n)
voor elk goed j is er een productieproces ( = lijst van hoeveelheid goederen die nodig zijn om een eenheid ( ton, liter etc) van goed j te produceren.
maw: de hoeveelheid aan input nodig om een output van goed j te produceren
2 belanngrijke principes:
1: lineariteit: indien je k aantal eenheden wilt produceren van een goed j, heb je k keer zoveel nodig van de input
2: uniciteit: gesloten economie, dus de productie/input van een goed j kan niet door iets anders vervangen worden
voorbeeld lineair productiemodel: mais en meststof (lezen en begrijpen)
goed 1 = mais
goed 2 = meststof
productieprocessen worden weergegeven door een matrix:
productieproces van een eenheid mais: (0.1 , 0.8) in woorden: om één eenheid mais te produceren heb je 0.1 eenheid mais nodig en 0.8 eenheden meststof
productieproces van een eenheid meststof: (0.5 , 0)
dus om een goed te produceren heb je een deel van het vorig productieproces nodig, niet alles kan dus verkocht worden aan consumenten. Dez vraag is dus hoeveel mais en mestsof kan voor consumptie geproduceerd worden (dit zal dus niet verder worden gebruikt in de economie)
Stel: één eenheid = één ton
x = brutoproductie ton mais
y = brutoproductie ton meststof
wat blijft over voor consumptie?
mais: x - 0.5y - 0.1x
(in woorden: je begint met je totale mais, namelijk x, daarna trek je af wat je moet overhouden voor de productie van de 2 goederen, namelijk: O?5 eenheden voor je meststof, dus: 0.5y en 0.1 eenheden voor je mais, dus: 0.1x)
meststof: y - 0.8x - 0y
(in woorden: je start met je totale meststof, namelijk: y, daarna trek je af wat je moet overhouden, voor de productie van nieuwe meststof moet je niets overhouden dus dit wordt 0y en voor nieuwe mais moet je 0.8 eenheden overhouden, dus 0.8x
voor oefening stel de vraag is 4 ton mais en 2 ton meststof:
vgl van mais gelijkstellen aan 4 en vgl van meststof gelijkstellen aan 2
lineair productiemodel (algemeen met n goederen)
productieproces van goed j: dit wordt een lijst: (A1j, A2j, … , Anj) Aij = hoeveelheid van goed i om een eenheid van goed je te produceren
de exogene vraag = de vraag van consumenten, dus datgene dat niet meer kan gebrukt worden in de verdere productie van goederen = bi (vraag naar goed i )
eis (!): elk proces moet ouptput produceren die net genoeg is om te voldoen aan de consumentenvraag en aan de vraag van de andere n industieën
herrinner vergelijking consumenten vraag mais en meststof, dit is de algemene vergelijking:
xj = brutohoeveelheid output voor goed j
evenwichtsvergelijking (!):
xi = Ai1x1 + Aix2 + … + Ain¨xn + bi
al ide vergelijkingen kan je dan in een stelsel plaatsen (afhankelijk van hoeveel goederen)
Markov-model (begrijpen dan kan dat vanzelf op examen)
Stel: persoon is werkloos in week 0 - kans op werk in week 1 = p - kans op werkloos blijven = 1 - p Idem: persoon heeft werk in week 0 - kans op werk in week 1 = q - kans op werkloos worden = 1 - q
waarschijnlijkheden: (W = werk ; W/ = werkloos) W -> W = q W -> W/ = 1 - q W/ -> W = p W/ -> W/ = 1 - p
in stelsel: in week t: X personen hebben werk, Y personen werkloos, da, geldt in week 1+t:
qX + pY hebben werk
(1 - q)X + (1 - p)Y zijn werkloos
zie waarschijnlijkheden (logisch)
of, met Xt = percentages van tewerkgestelden en Yt = percentages van werklozen in week t
Xt + 1 = qXt + pYt
Yt + 1 = (1 - q)Xt + (1 - p)Yt
stationaire toestand (zie ppt): X = qX + pY Y = (1 - q)X + (1 - p)Y 1 = X + Y
uit wat bestaat een lineair stelsel
gegeven:
- coefficienten = aij
- rechterleden = bi
gezeocht:
onbekenden/veranderlijken = xj
oplossing = elke waarde dat x1, x2, …, xn kan aannemen zodat het aan aale vergelijkingen voldoet
hoe stelsel oplossen?
1) substitutie
2) Eliminatie
3) Matrixrekening
zie oef
echelon matrix
wordt verkregen vie rij operaties
voorwaarden:
- alle nulrijen bevinden zich beneden onder elkaar
- eerste element van elke niet nulrij is 1
- elk element boven en onder een 1 is gelijk aan 0
- elke rij, beginnende van de 2e rij begint met meer nullen dan de rij erboven
denk ook aan Gauss en Gauss Jordan (!)
elementaire rij operaties + gevolgen voor determinant
1) twee rijen wisselen
2) rij vermenigvuldigen met een factor
3) rij optellen met een andere rij of met een veelvoud van een andere rij
alle operaties zijn omkeerbaar
gevolgen voor uitkomst determinant:
wisselen => teken verandert
vermenigvuldigen met factor => determinant ook met die factor vermenigvukdigen
rij optellen met andere rij of veelvoud van andere rij => geen effect
uitgebreide coëfficiëntenmatrix
een matrtix met de coefficienten en de rechterleden geplaatst uiterst rechts met een streep er tussen = Â
Gauss gereduceerde vorm
=/= echelon vorm
merk op dat de eerste elementen van elke rij niet 1 zijn omdat ze telkens een veelvoud zijn van de getallen in dezelfde kolom, enkel dan mag dit.
U = gereduceerde vorm van A Û = gereduceerde vorm van Â
vrije en basisvariabelen
eig 8.1 A is een coëfficientenmatrix met m rijen en n kolommen  is de uitgebreide coefficientenmatrix, wat kan je zeggen over de rang van deze 2? + bewijs
rang A < of = rang Â
< of = m
< of = n
bewijs:
rang A = aantal niet nulrijen in U
rang  = aantal niet nulrijen in Û
=> rang A < of = rang Â
eig 8.2 lineair stelsel heeft een oplossing a.s.a? + bewijs
rang A = rang Â
Bewijs:
2 richtingen;
bewijs uit het ongerijmde:
Stel rang  > rang A
=> er bestaat een nulrij van U die geen nulrij van Û is
=> geen oplossing voor dit stelsel
=> strijdig
omgekeerd:
stel rang A = rang Â
Pas Gauss-Jordan toe op U en Û
=> steeds opl want er zijn geen nulrijen en dus vergeliijken van de vorm 0 = b
eig 8.3 mogelijke uitkomsten stelsel
een lineair stelsel heeft opfwel geen, één of oneindig veel oplossingen
Bewijs:
Lineair stelsel -> Gauss Jordan -> Û
ofwel: nulrij onderaan => strijdige vergelijking (0=b) => geen oplossing
ofwel: geen nulrij => wel oplossing; 2 mogelijkheden
1) geen vrije variabelen => één oplossing
2) wel vije variabelen => oneindig veel oplossingen
eig 8.4 wat kan je zeggen over de rijen en kolommen als een lineair stelsel slechts één oplossing heeft? + bewijs
dan heet A minstens evenveel rijen als kolommen m>=n
Bewijs:
unieke oplossing
=> geen vrije variabelen
=> elke kolom (n) van U bevat een leidend element 1
=> er zijn dus n leidende 1’tjes elk op een verschillende rij
=> m>=n
eig 8.5 wat kan je zeggen over het aantal oplossingen van een stelsel als het meer onbekenden heeft dan vergelijkingen (n > m)
dan heeft het geen of oneindig oplossingen
bewijs:
uit 8.4 volgt dat één oplossing niet kan dus ofwel geen of oneindig
homogeen stelsel
stelsel met bi telkens gelijk aan 0 maw de rechterleden zijn telkens 0
dit stelsel heeft altijd een oplossing
eig 8.6 wat kan je zeggen over de oplossingen van een homogeen stelsel met meer onbekenden dan vergelijkingen (n>m)
dan heeft dit stelsel oneindig veel oplossingen
bewijs:
volgt uit 8.4 en 8.5
! eig 8.7 een stelsel met matrix A heeft een oplossing voor elke keuze (b1,b2,b3,…bn) van het rechterlid a.s.a.
rang A = aantal rijen van A = m
bewijs (2 richtingen):
1) rang A = m => U heeft geen nulrijen => Û heeft geen nulrijen => rang A = rang  => eig 8.2: stelsel heeft een oplossing
2) stel: rang A < m
=> minstens één nulrij in U (wanneer je van A naar U gaat via rij operaties)
=> operateis zijn omkeerbaar
=> stel Û en Â
=> er bestaat een waarde voor b zodat het stelsel geen oplossing heeft STRIJDIG
eig 8.8 wat kan je zeggen over de rechterleden van een stelsel dat meer vergelijkingen heeft dan onbekenden?
er bestaan rechterleden zodanig dat het stelsel geen oplossing heeft zie ook 8.7
eig 8.9 een stelsel mat matrix A heeft hoogstens één oplossing voor elke keuze van het rechterlid a.s.a?
rang A = n
Bewijs (2 richtingen):
1) rang A = n = leidende 1’tjes in U
=> als er een oplossing bestaat dan is die zeker uniek
2) rang 1 < n => vrije variabelen => oneindig veel oplossingen
eig 8.10 een coëfficiëntenmatrix A is niet singulier a.s.a.?
rang A = m = n
je krijgt dus een vierkante matrix met maximale rang
let op:
er bestaan stelsels met m>n en een unieke oplossing, maar dit is niet strijdig, want dit is niet voor elk rechterlid
singuliere matrix
matrix met determinant 0 en minstens 1 nulrij in de gereduceerde vorm
verkorte manier om een stelsel te schrijven
Ax = b
in woorden: matrix A met obekenden x1,x2,…,xn en rechterleden: b1,b2,..,bn
samengevat:
matrix algemeen (lezen)
rijen = m kolommen = n
A element van R
notatie Amxn
coôrdinatie van getallen:
aij met i de rij en j de kolom
A = B a.s.a van zelfde orde (mxn) en aij = bij voor alle i,j
optellen matrix
cij = aij + bij
A + nulmatrix (O) = A
enkel bij matrixen van dezelfde orde
scalaire vermenigvuldiging
rA = alle elementen van A vermenigvuldigen met r
idem delen
matricen met elkaar vermenigvuldigen
voorwaarden:
product AB bestaat enkel als kolommen van A = rijen van B
A = mxn B = nxp C = mxp = AB
algemene formule vermenigvuldigen