Pregunta
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Attempt 1: 10 attempts remaining. Let \( \vec{u}=\left[\begin{array}{c}1 \\ -7 \\ 0 \\ -4\end{array}\right], \vec{v}=\left[\begin{array}{l}0 \\ 0 \\ 1 \\ 7\end{array}\right] \), and let \( W \) the subspace of \( \mathbb{R}^{4} \) spanned by \( \{\vec{u}, \vec{v}\} \). Find a basis for \( W^{\perp} \). Answer: Submit answer

Ask by Love Weber. in the United States
Feb 20,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

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A basis for \( W^\perp \) is \( \left\{ \begin{bmatrix}7 \\ 1 \\ 0 \\ 0\end{bmatrix}, \begin{bmatrix}4 \\ 0 \\ -7 \\ 1\end{bmatrix} \right\} \).

Solución

We are given u = [1, -7, 0, -4]ᵀ and v = [0, 0, 1, 7]ᵀ, and we want a basis for W⊥, where W = span{u, v}. A vector x = [x₁, x₂, x₃, x₄]ᵀ is in W⊥ if and only if x is orthogonal to both u and v. This gives us the following equations: 1) x • u = x₁ - 7x₂ - 4x₄ = 0 2) x • v = x₃ + 7x₄ = 0 From equation (2), we have:   x₃ = -7x₄. Let x₂ and x₄ be free parameters. Denote x₂ = s and x₄ = t (with s, t ∈ ℝ). Then equation (1) becomes:   x₁ - 7s - 4t = 0 ⟹ x₁ = 7s + 4t. Thus, any vector x in W⊥ can be written as:   x = [7s + 4t, s, -7t, t]ᵀ = s[7, 1, 0, 0]ᵀ + t[4, 0, -7, 1]ᵀ. A basis for W⊥ is therefore:   { [7, 1, 0, 0]ᵀ, [4, 0, -7, 1]ᵀ }.

Respondido por UpStudy AI y revisado por un tutor profesional

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The Deep Dive

To find a basis for \( W^{\perp} \), the orthogonal complement of the subspace \( W \), we need to find all vectors \( \vec{w} = \begin{bmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \\ x_4 \end{bmatrix} \in \mathbb{R}^4 \) that are orthogonal to both vectors \( \vec{u} \) and \( \vec{v} \) in \( W \). This means we need to solve the following system of equations derived from the dot product: 1. \( \vec{u} \cdot \vec{w} = 0 \) gives us: \[ 1x_1 - 7x_2 + 0x_3 - 4x_4 = 0 \quad \Rightarrow \quad x_1 - 7x_2 - 4x_4 = 0 \] 2. \( \vec{v} \cdot \vec{w} = 0 \) gives us: \[ 0x_1 + 0x_2 + 1x_3 + 7x_4 = 0 \quad \Rightarrow \quad x_3 + 7x_4 = 0 \quad \Rightarrow \quad x_3 = -7x_4 \] Now, we can express \( x_1 \) and \( x_3 \) in terms of \( x_2 \) and \( x_4 \): - From the first equation: \[ x_1 = 7x_2 + 4x_4 \] - From the second equation, we already have: \[ x_3 = -7x_4 \] Now we can write \( \vec{w} \) as: \[ \vec{w} = \begin{bmatrix} 7x_2 + 4x_4 \\ x_2 \\ -7x_4 \\ x_4 \end{bmatrix} \] This can be expressed as: \[ \vec{w} = x_2 \begin{bmatrix} 7 \\ 1 \\ 0 \\ 0 \end{bmatrix} + x_4 \begin{bmatrix} 4 \\ 0 \\ -7 \\ 1 \end{bmatrix} \] Thus, a basis for \( W^{\perp} \) is given by the two vectors: \[ \left\{ \begin{bmatrix} 7 \\ 1 \\ 0 \\ 0 \end{bmatrix}, \begin{bmatrix} 4 \\ 0 \\ -7 \\ 1 \end{bmatrix} \right\} \]

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