Comprobar que los vectores a = (1, 7, -1, 0), b = (2,13,0,1), c= (3,17,4,2) y d= (3,15,7,2) de R^4 son linealmente dependientes, y que cada uno de ellos puede ser combinación lineal de los otros.
Tengo un problema con este ejercicio, haciéndolo me da que todas las constantes son 0 por lo que los vectores serian independientes pero en la solución del ejercicio dan dan los siguientes valores: a - 2b + 2c -d = 0 por lo que las constantes tienen valores que no son cero y son linealmente dependientes pero no consigo que me den esos resultados.
Planteas la "combinación lineal nula" (observa que llamamos: a, b, c, d a los escalares reales, y que llamamos A, B, C, D a los vectores), y queda:
a*A + b*B + c*C + d*D = <0,0,0,0> (1),
reemplazas las expresiones de los vectores, y queda:
a*<1,7,-1,0> + b*<2,13,0,1> + c*<3,17,4,2> + d*<3,15,7,2> = <0,0,0,0>,
resuelves las multiplicaciones entre escalares y vectores en los términos del primer miembro, y queda:
<a,7a,-a,0> + <2b,13b,0,b> + <3c,17c,4c,2c> + <3d,15d,7d,2d> = <0,0,0,0>,
resuelves la suma vectorial en el primer miembro, y queda:
< a+2b+3c+3d , 7a+13b+17c+15d , -a+4c+7d , b+2c+2d > = <0,0,0,0>;
luego, por igualdad entre expresiones vectoriales, igualas componente a componente y queda el sistema de cuatro ecuaciones lineales y de primer grado con cuatro incógnitas:
a + 2b + 3c + 3d = 0,
7a + 13b + 17c + 15d = 0,
-a + 4c + 7d = 0,
b + 2c + 2d = 0:
Luego, a fin de resolver el sistema (observa que es homogéneo) por el Método de Gauss, planteas la matriz ampliada de este sistema, y queda:
1 2 3 3 0
7 13 17 15 0
-1 0 4 7 0
0 1 2 2 0;
a la segunda fila le restas la primera multiplicada por 7, a la tercera fila le sumas la primera, y queda:
1 2 3 3 0
0 -1 -4 -6 0
0 2 7 10 0
0 1 2 2 0;
a la segunda fila la multiplicas por -1, y queda:
1 2 3 3 0
0 1 4 6 0
0 2 7 10 0
0 1 2 2 0;
a la primera fila le restas el doble de la segunda, a la tercera fila le restas el doble de la segunda, a la cuarta fila le restas la segunda, y queda:
1 0 -5 -9 0
0 1 4 6 0
0 0 -1 -2 0
0 0 -2 -4 0;
a la tercera fila la multiplicas por -1, y queda:
1 0 -5 -9 0
0 1 4 6 0
0 0 1 2 0
0 0 -2 -4 0;
a la primera fila le sumas la tercera multiplicada por 5, a la segunda fila le restas la tercera multiplicada por 4, a la cuarta fila le sumas la tercera multiplicada por 2, y queda:
1 0 0 1 0
0 1 0 -2 0
0 0 1 2 0
0 0 0 0 0;
luego, observa que la cuarta fila es nula, planteas el sistema de ecuaciones reducido y escalonado equivalente, y queda:
a + d = 0, aquí restas d en ambos miembros, y queda: a = -d (2),
b - 2d = 0, aquí sumas 2d en ambos miembros, y queda: b = 2d (3),
c + 2d = 0, aquí restas 2d en ambos miembros, y queda: c = -2d (4).
Luego, sustituyes las expresiones señaladas (2) (3) (4) en la ecuación vectorial señalada (1), y queda:
-d*A + 2d*B - 2d*C + d*D = <0,0,0,0>,
divides por el escalar -d (consideramos que su valor no es cero) en todos los términos de la ecuación, resuelves el segundo miembro, y queda:
A - 2*B + 2*C - D = <0,0,0,0>,
que es la ecuación vectorial que consignas en tu enunciado, por lo que puedes concluir que el conjunto de vectores {A,B,C,D} es linealmente dependiente, ya que tienes una combinación lineal entre ellos que es igual al vector nulo.
Espero haberte ayudado.
