Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Haustova_Kichigina-alg

.pdf
Скачиваний:
28
Добавлен:
15.06.2014
Размер:
456.43 Кб
Скачать

Рангом матрицы называется наивысший порядок минора, отличного от нуля. Найдем ранг матрицы системы и ранг расширенной матрицы. Решим вопрос о

совместности системы с помощью теоремы Кронекера-Капелли и определим число решений. Восстановим по последней матрице систему и решим ее «снизу вверх». Выполним проверку.

2x − y + 5z + 2u = 7

 

 

+ 4y + 6z

− 4u

= 3

 

3x

методом Гаусса.

Пример 6. Решим систему

 

 

 

x − y + 7z =

5

 

 

 

+ 6y + 8z

− 2u

= 1

 

4x

 

Запишем расширенную матрицу системы. Выполним преобразование 2), сделав первой строку, первый элемент которой равен единице. Если такой строки нет, то ее получают, используя пп. 2) и 3).

2 − 1 5 2

 

7

 

1 − 1 7

0

 

5 (− 3)(− 2)(− 4)

 

 

 

 

 

 

 

− 4

 

 

 

 

 

 

 

− 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 4 6

 

3

 

3 4 6

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 1 7 0

 

 

 

~

− 1 5

 

 

 

 

 

 

 

 

~

1

 

5

 

 

2

2

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 2

 

 

 

 

 

 

 

− 2

 

 

 

 

 

4 6 8

 

1

 

4 6 8

 

1

 

 

 

 

 

1

 

−1

7

0

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−15

− 4

 

−12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

0

 

1

− 9

2

 

− 3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

− 20

− 2

 

−19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С помощью преобразований 3) получили нули в первом столбце. Второй сделаем строку, второй элемент которой равен единице. Если такой строки нет, тот ее получают с помощью преобразований. В матрице поменяем местами вторую и третью строки и получим нули во втором столбце ниже диагонали.

 

1

− 1

7

0

 

 

 

− 9

 

0

1

2

 

0

7

− 15

− 4

 

 

 

10

− 20

− 2

0

5

() ()

3 7 10

12

19

 

 

1

− 1

7

0

 

5

 

 

 

 

 

 

 

− 9

 

 

 

 

 

0

1

2

 

− 3

~

 

0

0

48

− 18

 

9

.

 

 

 

 

 

 

 

0

70

− 22

 

11

 

 

0

 

 

Элементы, получившиеся в двух последних строках, довольно большие. Их можно уменьшить: умножим 3-ю строку на 1/3, из четвертой вычтем третью, результат умножив на 1/2:

21

1 -1 7

0

 

 

5

 

 

 

 

1

-1 7

0

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - 9 2

 

 

 

 

 

0 1

2

 

 

- 3

 

 

 

~

0

 

 

- 3

(− 2)

 

 

- 6

 

3

 

 

 

 

 

 

0

 

5 - 4

 

 

 

 

0 0 16

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

2

 

 

 

- 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0 11

 

 

1 (-1)

 

0

 

 

 

- 3

 

1 -1 7

0

 

 

5

 

 

 

 

1

 

-1 7

0

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 9

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

1 - 9

 

 

 

 

 

 

0 1

2

3

(- 5)

~

0

 

2

 

 

 

- 3

~

 

1

6

 

 

 

 

 

0

1

6

 

 

 

 

0 0

-

3

 

0

 

 

 

 

- 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 - 34

 

 

× (-1 34)

0 0

5

2

 

 

 

 

0

 

0

 

17

 

 

 

 

 

 

1

-1

7

0

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

2

 

- 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

0

0

 

1

6

 

- 3

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

0

1

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получившаяся матрица системы имеет ранг 4, такой же ранг имеет и расширенная матрица. Система совместна и имеет единственное решение. Найдем его, решив систему

x - y + 7z = 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y - 9z +

2u = -3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y - 0 + 2 -

 

= -3, y = -2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z + 6u = -3

z + 6 × -

 

 

 

 

= -3, z = 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u = -

1

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполним проверку полученного решения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

× 3 - (-

2) + 0 + 2 × -

 

 

 

 

 

= 7,

7 = 7

x = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = -2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

× 3 + 4 ×

(- 2) + 0 - 4 ×

-

 

 

 

= 3,

3 = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

Ответ:

z = 0

 

 

 

 

 

- (- 2) + 0 = 5,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 = 5

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

u = -

.

 

 

× 3 + 6 × (- 2) + 0 - 2 ×

-

=1,

1 =1

 

 

 

2

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

22

Контрольные варианты к задаче № 6.

Решить систему методом Гаусса. Выполнить проверку.

1.

2x1 + 3x 2 + 11x3

+ 5x 4 = 2

 

 

 

 

 

 

 

x1 + x 2 + 5x3 + 2x 4 = 1

 

 

 

 

 

 

 

2x1 + x 2 + 3x3 + 2x 4 = −3

 

 

 

 

 

 

 

x1 + x 2 + 3x3 + 4x 4 = −3

3.

x + 2y + 3z − 2u = 6

 

 

− y

− 2z − 3u = 8

 

2x

 

3x + 2y − z + 2u = 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2z + u = −8

 

2 x − 3y

5.

 

y − 3z

+ 4u = −5

 

 

 

− 2z

+ 3u = −4

 

x

 

 

3x + 2y

 

− 5u = 12

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 3y

− 5z

 

= 5

 

4x

 

7.

2x − y + z − u = 1

 

 

− y

− 3u = 2

 

2x

 

3x

 

− z +

u = −3

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2y

+ 2z + 5u = −6

 

2x

9.

2x + 5y + 4z

+

u = 20

 

 

+ 3y

+ 2z +

u = 11

 

x

 

 

 

 

 

 

 

2 x + 10y + 9z + 7u = 40

 

3x + 8y + 9z + 2u = 37

 

 

 

 

 

 

11.

2 x + 3y − z − 2u = 4

 

 

− y

+ 2z + 2u = 9

 

3x

 

 

+ 2y

+ 3z − 4u = 3

 

x

 

 

− 4y

− z + 3u = 4

 

3x

2.

x1 + x 2 + 2x3 + 3x 4 = 1

 

3x

1

− x

2

− x

3

− 2x

4

= −4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 3x 2 − x3 − x 4 = −6

 

2x1

 

 

 

+ 2x 2 + 3x3 − x 4 = −4

 

x1

4.

6x + 5y − 2z + 4u = −4

 

 

 

y + 4z −

u = 13

 

9x

 

 

3 x + 4y + 2z − 2u = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x − 9y

 

 

 

+ 2u = 11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

x + 3y + 5z + 7u = 12

 

 

+ 5y + 7z

+

 

u = 0

 

 

3x

 

 

 

5 x + 7y + z + 3u = 4

 

 

 

 

 

y + 3z

+ 5u = 16

 

 

 

 

 

7x +

8.

x + 2y + 3z + 4u = 5

 

 

 

 

 

y + 2z

+ 3u = 1

 

 

2x +

 

 

3x + 2y + z + 2u = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ u = −5

 

4x + 3y + 2z

10.

2x − y − 6z + 3u = −1

 

 

 

 

 

 

 

− 15u = −32

 

7x − 4 y + 2z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 2y − 4 z + 9u = 5

 

 

 

 

 

+ 2z − 6u = −8

 

 

x − y

 

12.

x +

y − 6z − 4u = 6

 

 

 

y − 6z

− 4u = 2

 

 

3x

 

 

 

 

+ 3y + 9z

+ 2u = 6

 

 

2 x

 

+ + + = −3x 2y 3z 8u 7

23

13.

3x + 4y + z + 2u = −3

 

 

 

3x + 5y + 3z + 5u = −6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 x + 8y + z + 5u = −8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x + 5y + 3z + 7u = −8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

2x1 + 2x 2

− x3

+

x 4

 

= 4

 

 

 

 

+ 3x 2

− x3 + 2x 4 = 6

 

4x1

 

 

 

 

+ 5x 2

− 3x3 + 4x 4 = 12

 

8x1

 

3x

1

+ 3x

2

− 2x

3

+ 2x

4

 

= −6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.

x + 2y + 3z + 4u = 0

 

 

 

 

 

 

 

+ 3y + z + 2u = 0

 

 

 

 

2 x

 

 

 

 

 

x

+ y +

z −

 

u = 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 2z − 6u = 7

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

19.

x1 + x 2

 

+

 

x 4

= 1

 

 

 

 

 

 

 

− x 2

 

+ 2x 4 = 1

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

− x3 + 2x 4 = 1

 

 

 

2x1

 

 

 

 

 

x1

+ x 2 + x3

 

 

 

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

x1 − x 2

+ 7x3

− 2x 4

 

= 2

 

 

 

 

− 3x 2

+ 8x3 − 4x 4 = 1

 

2x1

 

 

 

 

+ 2x 2

+ 19x3 + x 4

 

= 8

 

4x1

 

 

6x

1

− 5x

2

+ 11x

3

− 3x

4

 

= −3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23.

x1 + 3x 2

+ x3

+

4x 4

= 2

 

 

 

 

− 3x 2

+ 2x3 + 8x 4 = 1

 

2x1

 

 

 

 

+ 3x 2

+ 4x3 − 4 x 4 = 0

 

4x1

 

 

x1

+ 6x 2

− x3

+ 12x 4

= 6

 

 

25.

2x − 2y

 

+

 

u = −3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x + 3y + z − 3u = −6

 

 

 

3x + 4y −

z + 2u = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+ 3y +

z − u = 2

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

4x − 3y +

z + 5u = 7

 

 

− 2y − 2z

− 3u = 3

 

x

 

3x − y + 2z

= −1

 

 

 

 

 

 

 

+ 3y + 2z

− 8u = −7

 

2x

16.

2x − 3y + 3z + 2u = 3

 

 

 

 

 

 

6x + 9y − 2z − u = −4

 

10x + 3y − 3z − 2u = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8x + 6y + z + 3u = −7

18.

5x + 3y + z

= 16

 

 

 

 

= 3

 

− x + 2y + z

 

 

− y + z

= 2

 

 

 

 

+ z + 2u = 7

 

x

20.

x + y − z + u = 7

 

 

 

 

= 1

 

x − y + z + u

 

 

 

 

= −1

 

x + y + z − u

 

 

 

 

= 5

 

x + y + z + u

22.

x1 − 2x 2

+ 4x3 − 3x 4 = 1

 

 

 

 

 

 

2x1 − 3x 2 + 3x3 − 2x 4 = 2

 

 

 

 

 

 

4x1 − 9x 2 + x3 − 8x 4 = −3

 

 

 

 

 

 

x1 + 6x 2 − 4x3 + 8x 4 = 4

24.

3x − 2y − 5z + u = 3

 

 

− 3y + z

+ 5u = −3

 

2x

 

 

+ 2y

 

− 4u = −3

 

x

 

 

 

− y − 4z

+ 9u = 22

 

x

26.

x + 2y + 3z + 4u = 3

 

 

+ y + 2z + 3u = −2

 

2x

 

3x + 2y +

z + 2u = 3

 

 

 

 

 

 

 

+ 3y + 2z

+ u = 2

 

4x

24

27.

 

3x + 7y − 2z + 4u = 3

 

 

 

− 2y + 6z − 4u = 11

 

− 3x

 

 

5x

+ 5y − 3z + 2u = 6

 

 

 

 

 

+ 6y − 5z + 3u = 0

 

2x

29.

2x + 3y + 5z

+ 3u = 2

 

 

 

 

 

 

x + 2y + 4z + 3u = −1

 

3x + 3y + 6z

+ 5u = −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2u = 2

 

4x + y + 2z

28.

5x + 4z + 2u = 3

 

 

y + 2z + u = 1

 

x

 

 

+

y + 2z

= 1

 

4x

 

 

+ y + z + u = 0

 

x

30.

2x +

y + 4z + 8t = −1

 

 

 

 

 

 

x + 3y − 6z + 2t = 3

 

3x − 2y + 2z − 2t = 8

 

 

 

 

 

 

 

y + 2z

= 4

 

2x

Задача 7. Решая систему линейных уравнений методом Гаусса, можно по ходу решения исследовать систему на совместность, найти число решений, определить основные и свободные переменные. Если все правые части системы (свободные члены) равны нулю, то система называется однородной. Такая система всегда совместна. Если ранг матрицы системы r равен числу неизвестных n, то система имеет единственное решение (нулевое). Если r < n , то система имеет бесконечное множество решений, причем r основных переменных могут быть выражены через n-r свободных переменных.

Пример 7. Исследовать и решить систему уравнений. Выполнить проверку общего решения.

x1 + x 2 + x3 + x 4 = 0

 

+ x 2 + 4x3 + 3x 4 = 0

x1

 

+ x 2 + 9x3 + 2x 4 = 0

2x1

 

+ 4x 2 + 7x3 + 6x 4 = 0.

4x1

Матрицу системы приведем к трапециевидной форме, выполняя элементарные преобразования над строками:

1

1

1

1 × (-1)(- 2)(- 4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

4

3

 

 

 

 

 

 

 

2

1

9

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

4

7

6

 

 

 

 

1

1

1

1

 

 

 

1 1 1

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1 1

 

~

0

0

3

2

× (-1)

 

~

0 0 0

0

 

~

 

0 1 - 7

0

.

 

 

 

-1 7

 

 

 

− 7

 

 

 

0

0

 

 

0 1

0

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

(-1)

 

 

 

 

1

 

0 0 1

 

 

 

0

0

3

2

 

0 0 3

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

25

 

1

1

1

 

Ранг матрицы системы r = 3, т. к.

0

1

- 7

=1 ¹ 0.

 

0

0

1

 

 

 

 

 

 

Число неизвестных

n = 4. Так как r < n, то система имеет бесконечно много реше-

ний, в том числе и ненулевых. Основные переменные x1 ,

x 2 ,

x3

могут быть вы-

ражены через свободную переменную

x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ x 2 + x3 + x 4

= 0

 

 

 

 

 

 

x1 = -x 2 - x3 - x 4

=

14

 

+

2

x 4 - x 4 =

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

x 4

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2 - 7x3

 

 

= 0 x 2

= 7x

3 = -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3 +

2

x 4

= 0 x3

= -

2

x 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

13

x

4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверка. Подставим решение в исходную систему:

 

13

 

x 4

 

 

-

14

 

 

x

 

-

2

x 4 + x 4 = -0,

 

 

 

 

 

 

4

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

12

x 4 -

 

 

 

 

-

 

 

 

+ 3x 4

= 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 4

 

 

 

 

x 4

3

 

 

 

3

3

 

26

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

18

 

 

 

 

x 4

-

 

x 4

-

x

4 + 2x

4 = 0,

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

52

x 4

-

x 4

-

x

4 + 6x

4 = 0,

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

=

 

 

 

 

 

x 4 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

x 4

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= -

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

x 4 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ÎR - любое число.

 

x 4

 

0 = 0;

0 = 0;

0 = 0;

0 = 0.

26

Контрольные варианты к задаче 7. Исследовать и решить систему уравнений. Выполнить проверку общего решения.

1.

2x1 + х2 + 11х3 + 2х4 = 0

 

 

+ 4х3 − х

4 = 0

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0

 

11x1 + 4х2 + 56х3 + 5х4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 − х2 + 5х3 − 6х4 = 0

 

3.

x − 3y + 4z − u = 0

 

 

 

 

− 2y + 5z

+ 4u

= 0

 

 

 

3x

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 5u

= 0

 

 

 

2x + y + z

 

 

 

 

+ 4y − 3z

+ 6u

= 0

 

 

 

x

 

 

5.

x1 + 2x 2 + 4x3 − 3x 4 = 0

 

3x

1

+ 5x

2

+

6x

3

− 4x

4

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 3x 4 = 0

 

4x1 + 5x 2 − 2x3

 

3x

1

+ 8x

2

+ 24x

3

− 19x

4

= 0

 

 

 

 

 

 

 

7.11x + 17y + 6z − 39u = 0

 

 

− 3y − 5z −

u = 0

2x

 

x

+ 32y + 31z

− 34u = 0

 

 

+ 29y + 26z − 35u = 0

3x

9.13x − 11y − 24z − 15u = 0

 

 

− 3y

− 7z

− 5u = 0

4x

 

 

− 2y

− 8z

− 10u = 0

6x

 

 

− 9y

− 21z

− 15u = 0

12x

11. 3x + 2y −

z −

8u = 0

 

− 2y − 4z −

2u = 0

2x

3x

− 2y − 5z −

4u = 0

 

 

 

 

 

 

− 2z

− 10u

= 0

4 x + 2y

2.

x1 + 2х2 + 3х3 − х4 = 0

 

 

− х2 + х3 + 2х4 = 0

 

 

x1

 

 

 

+ 5х2 + 5х3 − 4х4 = 0

 

x1

 

 

 

+ 8х2

+ 7х3

− 7х4

= 0

 

x1

4.

x1 + x 2 − x3 − x 4 = 0

 

 

 

+ 2x 2

+ 3x3

+ 4x 4

= 0

 

x1

 

 

 

− 2x 2

+ x3

− 5x 4

= 0

 

3x1

 

 

 

− 5x 2

− x3

− 8x 4

= 0

 

x1

6.

3x + 2y − z − 8u = 0

 

 

 

− 2y − 4z − 2u = 0

 

 

2x

 

 

3x − 2y − 5z − 4u = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2y − 2z − 10u = 0

 

 

4x

 

8.9x − 4y − 13z − 10u = 0

 

 

+ 17y + 9z

− 29u = 0

 

8x

 

7x + y − 6z

− 15u = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

− 21y − 22z

+ 19u = 0

 

x

10.

3x − 5y − 8z +

u = 0

 

 

+ 3y + 2z − 5u = 0

 

x

 

5x + y − 4 z − 9u = 0

 

 

− 7y

− 17u = 0

 

 

 

7x

12.

2x − 5y −

7z +

u = 0

 

 

+ 6y +

z − 16u = 0

 

5x

 

3x + 11y +

8z − 13u = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

− 10y − 14z −

2u = 0

 

4x

27

13.

 

7x − 9y − 16z − 5u = 0

14.

7x +

y − 6z − 15u = 0

 

 

 

 

 

 

 

− 5y − 10z − 5u = 0

 

 

− 5y − 7z +

 

u = 0

 

 

5x

 

2x

 

 

 

12x − 9y − 21z − 15u = 0

 

3x + 11y +

8z − 13u = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 7y − 13z − 5u = 0

 

 

− 21y − 22z + 19u = 0

 

 

6x

 

x

 

15.

2x1 + x 2

+ x3 + 2x 4 = 0

16.

3x1 +

4x 2

− 5x3 + 7x 4

= 0

 

 

 

 

 

+ 3x 2 + x3 + 5x 4 = 0

 

 

 

− 3x 2

+ 3x3 − 2x 4 = 0

 

x1

 

2x1

 

 

x1

+ x 2

+ 5x3 − 7x 4

= 0

 

 

 

+ 11x 2

− 13x3 + 16x 4

= 0

 

 

 

4x1

 

2x

1

+ 3x

2

− 3x

3

+ 14x

4

= 0

 

7x

1

2x

2

+ x

3

+

3x

4

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17.

 

x1 − x 2

+ x3 − x 4

= 0

18.

2x1

+

x 2

+ 4x 3

 

+

x 4

 

= 0

 

 

x

1

+ x

2

+ 2x

3

+ 3x

4

= 0

 

3x

1

+ 2x

2

 

− x

3

− 6x

4

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 4x 2

+ 5x3 + 10x 4

= 0

 

 

 

+ 4x 2

+ 6x 3

 

− 5x 4

= 0

 

2x1

 

7x1

 

 

 

 

 

 

− 4x 2 + x3 − 6x 4 = 0

 

 

 

 

 

 

 

+ 8x 3 + 7x 4 = 0

 

2x1

 

x1

 

 

 

 

19.

3x1 +

4x 2 +

x3 + 2x 4

 

 

+ 3x5 = 0

 

5x

1

+

7x

2

+

x

3

+ 3x

4

 

+ 4x

5

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 5x 2 + 2x3 + x 4 + 5x5 = 0

 

4x1

 

7x

1

+ 10x

2

+

x

3

+ 6x

4

 

+ 5x

5

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

x1 + 2x 2

+ 3x3 + 2x 4

 

− 6x5

 

= 0

 

 

 

 

+ 3x 2

+ 7x3

+ 6x 4

 

 

− 18x5

 

 

= 0

 

2x1

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 5x 2

+ 11x3 + 9x 4

 

− 27x5 = 0

 

3x1

 

 

2x

 

− 7x

 

+ 7x

 

 

 

 

+ 16x

 

 

 

− 48x

 

 

 

= 0

 

 

 

1

+ 4x

2

 

 

 

3

 

 

 

4

 

 

 

 

 

5

 

= 0

 

 

x

1

2

+ 5x

3

+ 2x

4

− 6x

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23.

x1 +

x 2

 

 

 

 

 

 

− 3x 4 − x5

 

= 0

 

 

 

 

− x 2

+ 2x3 − x 4

 

 

 

 

 

= 0

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 2x 2

+ 6x3 + 3x 4 − 4x5 = 0

 

4x1

 

 

 

 

+ 4x 2

− 2x3 + 4x 4 − 7x5 = 0

 

2x1

20. 3x1 + 6x 2

+ 10x3 + 4x 4

− 2x5

= 0

6x

1

+ 10x

2

+ 17x

3

+ 7x

4

− 3x

5

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 3x3 + 2x 4 + 3x5 = 0

9x1

 

 

 

12x

1

− 2x

2

+

x

3

+ 8x

4

+ 5x

5

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.5x1

2x1

7x1

5x1

24. 2x1

x1

3x1

2x1

+6x 2 + 2x3 + 7x 4 + 4x5 = 0

+3x 2 − x3 + 4x 4 + 2x5 = 0

+9x 2 − 3x3 + 5x 4 + 6x5 = 0

+ 9x 2 − 3x3 + x 4 + 6x5 = 0

+ x 2 − x3 + 2x 4 − 3x5 = 0

− 2x 2

+ x3 − x 4 + x5 = 0

− 2x 2

x3 + x 4 − 2x5 = 0

− 5x 2

+

x3 − 2x 4 + 2x5 = 0

28

25.

6x1

− 2x 2

+ 2x3 + 5x 4

+ 7x5 = 0

26.

x1

- x3

+ x5 = 0

 

 

 

− 3x 2 + 4x3 + 8x 4 + 9x5 = 0

 

 

x 2

- x 4

+ x 6 = 0

 

 

9 x1

 

 

 

 

 

− 2x 2 + 6x3 + 7x 4 + x5 = 0

 

 

 

 

+ x5 - x6 = 0

 

 

6x1

 

x1 - x 2

 

 

 

 

− x 2 + 4x3 + 4x 4 − x5 = 0

 

 

x 2 - x3

 

+ x 6 = 0

 

 

3x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- x 4 + x5 = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

27.

6x1

− 2x 2

+ 3x3 + 4x 4

+ 9x5 = 0

28.

2x1 + 7x 2

+ 4x3

+ 5x 4

+ 8x5

= 0

 

 

- x 2 + 2x3 + 6x 4 + 3x5 = 0

 

 

+ 4x 2

+ 8x3 + 5x 4 + 4x5 = 0

 

3x1

 

4x1

 

 

- 2x 2

+ 5x3 + 20x 4 + 3x5

= 0

 

 

- 9x 2

- 3x3

- 5x 4

-14x5

= 0

 

6x1

 

x1

 

 

- 3x 2

+ 4x3 + 2x 4

+ 15x5

= 0

 

 

+ 5x 2

+ 7x3

+ 5x 4

+ 6x5

= 0

 

9x1

 

3x1

29.

3x1

+ 4x 2

+ 3x3 + 9x 4

+ 6x5 = 0

30.

2x1 - x 2

+ 5x3 + 7x 4

= 0

 

 

 

+ 8x 2 + 5x3 + 6x 4 + 9x5 = 0

 

 

- 2x 2

+ 7x3 + 5x 4 = 0

 

 

9x1

 

4x1

 

 

 

+ 8x 2

+ 7x3 + 30x 4 + 15x5 = 0

 

 

- x 2

+

x3 - 5x 4

= 0

 

 

3x1

 

2x1

 

 

 

+ 6x 2 + 4x3 + 7x 4 + 5x5 = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Векторная алгебра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если известны координаты точек

A(a1 ,

 

a 2 ,

a 3 ) и B(b1 , b2 , b3 ), то координаты

вектора

a = AB{b

- a

; b

2

- a

2

;

b

3

- a

3

}

= a{x; y; z}.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разложение этого вектора по ортам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i ,

 

j,

 

k : a = x × i + y × j + z × k.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина вектора находится по формуле

 

а

 

 

 

x 2 + y2 + z2 ,

а направляющие косину-

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

o = {cos a; cosb; cos g}.

сы равны

cosα =

 

 

,

 

cosβ =

 

y

 

,

 

cos γ =

 

 

. Орт вектора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

а

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 8. Даны точки A(1; 7; 0),

B(5; 7; 3), C(7; 6; 5).

 

 

 

 

 

 

 

Разложить вектор

a = AC - BC по ортам

 

i ,

j, k и найти его длину, направ-

ляющие косинусы, орт вектора a . Найдем координаты векторов:

 

 

AC{7 -1; 6 - 7; 5 − 0} = AC{6; − 1; 5} и BC{7 − 5; 6 − 7; 5 − 3}= BC{2; − 1; 2}.

Вектор a = AC − − BC = a{6 − 2;

− 1 − (− 1); 5 − 2}= a{4; 0; 3},

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

0

 

4

 

3

 

 

=

 

2

+

0 + 3

2

=

 

 

 

 

= 5,

cosα =

, cosβ =

 

 

cos γ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

4

 

 

25

 

0,

 

,

a

 

 

; 0;

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

5

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

Контрольные варианты к задаче 8. Даны точки А, В и С. Разложить вектор a по ортам i, j, k. Найти длину, направляющие косинусы и орт вектора a .

1. A(1; 2; − 1), B(1; 3; 4), C(0; 1; 5), a = AC + BC.

3. A(1; 2; − 1), B(1; 3; 4), C(0; 1; 5),

. a = AC + AB.

5. A(1; 2; − 1), B(1; 3; 4), C(0; 1; 5), a = AC − AB.

7. A(1; 2; − 1), B(1; 3; 4), C(0; 1; 5), a = AB + CB.

9. A(1; 2; − 1), B(1; 3; 4), C(0; 1; 5), a = AB + CA.

11. A(4; 1; 0), B(2; − 2; 1), C(6; 3; 1), a = AB + BC.

13. A(4; 1; 0), B(2; − 2; 1), C(6; 3; 1), a = AB + AC.

15. A(4; 1; 0), B(2; − 2; 1), C(6; 3; 1), a = AC − AB.

17. A(4; 1; 0), B(2; − 2; 1), C(6; 3; 1), a = AB + CB.

19. A(4; 1; 0), B(2; − 2; 1), C(6; 3; 1), a = AB + CA.

21. A(− 1; − 2; 4), B(− 4; − 2; 0), C(3; − 2; 1), a = AC + BC.

2. A(1; 2; − 1), B(1; 3; 4), C(0; 1; 5), a = AB − CB.

4. A(1; 2; − 1), B(1; 3; 4), C(0; 1;5), a = CB − AC.

6. A(1; 2; − 1), B(1; 3; 4), C(0; 1; 5), a = CA − CB.

8. A(1; 2; − 1), B(1; 3; 4), C(0; 1; 5), a = CB − AB.

10. A(1; 2; − 1), B(1; 3; 4), C(0; 1; 5), a = CB + AC.

12. A(4; 1; 0), B(2; − 2; 1), C(6; 3; 1), a = AB − CB.

14. A(4; 1; 0), B(2; − 2; 1), C(6; 3; 1), a = CB − AC.

16. A(4; 1; 0), B(2; − 2; 1), C(6; 3; 1), a = CA − CB.

18. A(4; 1; 0), B(2; − 2; 1), C(6; 3; 1), a = CB − AB.

20. A(4; 1; 0), B(2; − 2; 1), C(6; 3; 1), a = CB + AC.

22. A(− 1; − 2; 4), B(− 4; − 2; 0), C(3; − 2; 1), a = AB − CB.

30

Соседние файлы в предмете Высшая математика