A transformation T is linear if
1) T(ax)= aT(x)
2) T(x)=A(x) where A is a matrix.
Part 1
Ta(x,y,z)= = = T(ax,ay,az)
= ( a x − a y + 2 a z , 2 a x + a y , − a x − 2 a y + 2 a z ) =(ax-ay+2az,2ax+ay,-ax-2ay+2az) = ( a x − a y + 2 a z , 2 a x + a y , − a x − 2 a y + 2 a z )
= a ( x − y + 2 z , 2 x + y , − x − 2 y + 2 z ) =a(x-y+2z,2x+y,-x-2y+2z) = a ( x − y + 2 z , 2 x + y , − x − 2 y + 2 z )
= a T ( x , y , z ) =aT(x,y,z) = a T ( x , y , z )
T ( x , y , z ) = x ( 1 2 − 1 ) + y ( − 1 1 − 2 ) + z ( 2 0 2 ) T(x,y,z)=x\begin{pmatrix}
1 \\
2\\
-1
\end{pmatrix}+y\begin{pmatrix}
-1 \\
1 \\
-2
\end{pmatrix}+z\begin{pmatrix}
2 \\
0 \\
2
\end{pmatrix} T ( x , y , z ) = x ⎝ ⎛ 1 2 − 1 ⎠ ⎞ + y ⎝ ⎛ − 1 1 − 2 ⎠ ⎞ + z ⎝ ⎛ 2 0 2 ⎠ ⎞
T ( x , y , z ) = ( 1 − 1 2 2 1 0 − 1 − 2 2 ) T(x,y,z)=\begin{pmatrix}
1&-1&2 \\
2&1&0 \\
-1&-2&2
\end{pmatrix} T ( x , y , z ) = ⎝ ⎛ 1 2 − 1 − 1 1 − 2 2 0 2 ⎠ ⎞ ( x y z ) \begin{pmatrix}
x \\
y\\
z
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ x y z ⎠ ⎞
Therefore T is linear
Part 2
1 3 ( R 2 − 2 R 1 → R 2 ) \frac{1}{3}(R_2-2R_1\to\>R_2) 3 1 ( R 2 − 2 R 1 → R 2 )
R 3 + R 1 → R 3 R_3+R_1\to\>R_3 R 3 + R 1 → R 3
( 1 − 1 2 1 1 − 4 3 0 − 3 4 ) \begin{pmatrix}
1&-1& 2\\
1&1 & \frac{-4}{3}\\
0&-3&4
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 1 0 − 1 1 − 3 2 3 − 4 4 ⎠ ⎞
R 1 + R 2 → R 1 R_1+R_2\to\>R_1 R 1 + R 2 → R 1
R 3 + 3 R 2 → R 3 R_3+3R_2\to\>R_3 R 3 + 3 R 2 → R 3
( 1 0 2 3 0 1 − 4 3 0 0 0 ) \begin{pmatrix}
1&0&\frac{2}{3} \\
0&1&\frac{-4}{3} \\
0&0&0
\end{pmatrix} ⎝ ⎛ 1 0 0 0 1 0 3 2 3 − 4 0 ⎠ ⎞
Nullity is = 1 =1 = 1
Comments