Revisão
Faça as atividades abaixo em dupla ou trio. A atividade deve ser resolvida em uma lousa e todos os membros do grupo devem participar da resolução.
Atividades de retomada
Transformações
Uma núvem de pontos é representada na matriz \(X \in \mathbb{R}^{2 \times 100}\). Os pontos estão uniformemente distribuídos em um quadrado de lado 1 centrado na origem. Definimos também as matrizes:
e
Esboce o espaço ocupado pela núvem de pontos \(Y\) nos seguintes casos:
a) \(Y = AX\)
b) \(Y = RX\)
c) \(Y = ARX\)
d) \(Y = RAX\)
e) \(Y = A^{-1}X\)
Ciclos de vida
As sardinhas do mediterrâneo podem ser encontradas na forma de ovos, crianças, ou adultos. Tipicamente, a cada semana:
- A cada 100 ovos, 80 se tornam crianças (e os restantes são predados).
- A cada 100 crianças, 60 se tornam adultos (e as restantes são predadas).
- Cada 100 adultos colocam, em média, 150 ovos fecundados.
- A cada 100 adultos, 10 morrem naturalmente.
a) No diagrama abaixo, marque o valor de \(x\) e \(y\):
b) Expresse o ciclo de vida das sardinhas do mediterrâneo na forma de um sistema de equações dinâmicas que permita calcular a quantidade de ovos, crianças e adultos em um mês com base nas quantidades de ovos, crianças e adultos no mês anterior.
c) Escreva o sistema que você definiu na forma matricial.
d) Uma mergulhadora, morando à beira do mar, gosta de comer sardinhas. Porém, para cada sardinha que ela come, ela joga um novo ovo de sardinha no mar. Em média, a cada semana, ela come 50 sardinhas e joga no mar 50 novos ovos. Reescreva o sistema de equações e sua forma matricial de forma a incorporar a interferência da mergulhadora.
Atividades de reflexão
Coordenadas homogêneas
As coordenadas homogêneas são obtidas quando escrevemos o sistema:
na forma matricial:
Imagine que você tem um colega que apenas decorou essa relação, e está contente em usar isso para a prova. Porém, esse colega imagina que na prova vai cair alguma questão em que será preciso entender por que esse passo de converter o sistema em uma multiplicação matricial é válido, e mais, por que aquela dimensão adicional com valor \(1\) surge nesse processo. Tente explicar para seu colega como realizar essa transformação usando somente definições mais elementares, como soma e multiplicação de matrizes.
Rotações ao redor de um ponto arbitrário
Quando queremos fazer uma rotação ao redor de um ponto arbitrário \(\begin{bmatrix}p_1\\p_2\end{bmatrix}\), não podemos simplesmente usar a matriz de rotação usual $ R = \begin{bmatrix} \cos(\theta) & -\sin(\theta) \\ \sin(\theta) & \cos(\theta) \end{bmatrix}$. Ao invés disso, precisamos transformá-la em uma matriz com coordenadas homogêneas e combiná-la com matrizes de translação.
a) Escreva (e use desenhos, se for necessário) por que é preciso realizar translações, e quais são elas.
b) Como encontramos uma matriz \(Q\) para realizar uma rotação de um ângulo \(\theta\) ao redor do ponto \(\begin{bmatrix}p_1\\p_2\end{bmatrix}\)?
Trigonometria
Uma matriz de rotação que rotaciona pontos ao redor da origem de um ângulo \(\theta\) tem a forma:
a) Demonstre (matematicamente) que a matriz \(R^2=RR\) realiza a rotação de um ângulo \(2\theta\). Após, escreva em português uma interpretação geométrica para essa propriedade.
b) Demonstre (matematicamente) que, se \(\theta=\pi/4\), então \(R^8=I\). Após, discuta se essa propriedade é condizente com a interpretação geométrica que você trouxe no ítem (a).