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

Типовой расчет №1

.pdf
Скачиваний:
79
Добавлен:
20.06.2014
Размер:
1.23 Mб
Скачать

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

, ~

69.15. Доказать, что векторы ~a = f0; 4; 4g b = f1; ¡2; 5g, ~c = 3; ¡3; ¡1g

базис и найти координаты вектора ~

d = f9; ¡20; ¡3g относительно этого базиса.

211

образуют

69.16. Найти координаты вектора ~x по известным векторам ~a = f5; ¡2; 4g

, ~

b = f5; 5; ¡2g

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

è ~c = 1; 4; ¡3g,если известны скалярные произведения (x;~a) = ¡4, (~x; b) = 13 è (~x;~c) =

6. ~a = f5; ¡2; 4g

, ~

 

 

 

 

 

~

 

b = f5; 5; ¡2g, ~c = 1; 4; ¡3g, (x;~a) = ¡4, (~x; b) = 13, (~x;~c) = 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

69.17. Найти значение скалярного произведения (3~u ¡ 1~v)(¡4~u ¡ 1~v), åñëè ~u = 3~a + 4b,

~v = ¡3~a ¡ 3b

 

 

j

j= 5 j

 

j= 4 ' = ( c ) cos

= 0 6

 

~

и известны

~a

 

~

,

~

:

 

 

, b

~a; b , '

 

69.18.Используя критерий Сильвестра, исследовать на знакоопределенность квадратичную форму ¡3x2 ¡ 5y2 ¡ 5z2 ¡ 6xy + 6xz + 8yz

69.19.Привести квадратичную форму ¡2x2 + 1y2 + 2z2 ¡ 16xy + 8xz + 24yz к канони- ческому виду методом Лагранжа.

69.20.Найти матрицу линейного оператора в базисе fe~10; e~10; e~10g, ãäå e~10 = e~1 ¡ e~2 + e~3,

e~2

0 = ¡e~1 + e~2 ¡ 2e~3, e~3

0

= ¡e~1 + 2e~2 + e~3, если она задана в базисе fe~1; e~1; e~1g

 

0¡1

¡1

¡31

 

 

A = B

4

¡2

¡3C

 

 

 

B

3

3

2 C

 

 

 

B

 

 

C

 

 

 

@

 

 

A

 

 

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

69.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

b вычислить j ®~a + ¯b j, (®~a; ¯b) è [®~a; ¯b], åñëè ® = ¡1; ¯ =

~

3; ~a = 2; ¡1; 2g; b = f2; 2; ¡2g.

212

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

1 - 70

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

¡3

 

¡6

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70.1.

Вычислить определитель

¯

1

0

 

¡

6

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

3

9

 

21

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

18¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

6

 

 

12

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

 

 

 

15

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

¡

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

¡

 

¡

6

9

¯

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

3

 

12

 

 

 

 

 

18¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

¡

3

 

¡

2

3

¡

 

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70.2.

Вычислить определитель

¯

2

6

 

 

6

6

 

12

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

3

 

9

 

 

 

 

6

¡

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

8

 

 

18¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

¡

 

¡

 

9

 

¡

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

3

9

 

 

6

 

16

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

2

1

70.3. Вычислить определитель произведения

 

 

 

 

матриц

 

A = 0¡

3

0

¡

2

1

,

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

AB

 

 

 

 

 

 

 

 

B =

B¡

1 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

0

2

3

A

 

 

 

3

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

1

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

A

70.4. Вычислить обратную матрицу, проверить выполнение условия A ¢A¡1 = E, найти сумму0всех элементов1 обратной матрицы и величину, обратную ее определителю.

 

¡1

3

¡2

 

A = B¡2

2

¡3C

B

1

¡

1

2

C

B

 

 

 

C

@

 

 

 

 

A

 

70.5. Решить систему уравнений по формулам Крамера, с помощью обратной матрицы

0è

методом Гаусса.

 

0¡141

¡2

¡3

1

1 0x11

 

B¡1

1 ¡3C ¢ Bx2C

=

B¡10C

B

2

3

1

C Bx3C

 

B 2

C

B

 

¡

 

C B C

 

B

C

@

 

 

 

A @ A

 

@

A

 

70.6. Решить матричное уравнение и записать элементы матрицы X по строкам

0¡2 3

1 0x11 x121 02 ¡31 =

0

20 ¡331

 

 

 

 

 

@

2 ¡1A ¢ @x21 x22A ¢ @2 0

A @¡4 15

A

 

 

 

 

1

 

 

 

 

0

13

0

0

3

¡2

¡3

 

70.7. Вычислить ранг матрицы

B¡1

0

0

¡1 ¡1 ¡4 C

 

B

5

0

0

1

¡

1

¡

2 C

 

 

 

 

B

 

1

0

0

1

 

 

C

 

 

 

 

B

 

2

7

C

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

B¡

 

0

0

2

11

 

 

 

C

 

 

 

 

B

28

 

31C

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

¡

 

¡

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

213

 

70.8. Найти фундаментальную систему решений и общее решение однородной системы

уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0 3 ¡1 ¡1 01 0x11 001

 

 

 

 

 

 

B15 3 2

1 0C Bx2C B0C

 

 

 

 

 

 

B

0 3

 

¡

1

¡

1 0C Bx3C

=B0C

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

C B C

 

B C

 

 

 

 

 

 

B14 1 1

3 0C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C B

4C

 

B C

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C B C

 

B C

 

 

 

 

 

 

B16 17

 

 

1

 

5 0C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

¡

 

¡

 

 

C B

5C

 

B C

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

A @ A

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

70.9. Найти общее

 

 

0x1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решение системы уравнений

 

 

 

 

0¡11 7 ¡1 ¡3

 

271Bx2C

= 0 2

1

 

 

 

 

B

¡

3

¡

1 3

 

1

 

19

 

Bx3C

 

10

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CB C

B¡

 

 

 

 

B

¡

7

3

 

1

 

¡

1

 

23

C

Bx

4

C

B

14

C

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CB C

B

 

C

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB C

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bx

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

70.10. Вычислить

 

 

B

5C

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

0¡3

 

01

 

 

 

 

собственные числа и собственные векторы матрицы

 

.

 

A =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2 ¡31

 

70.11. Вычислить произведение всех собственных чисел матрицы

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B¡3

¡1 ¡1C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

A

70.12. Найти значения параметра ¯, при которых векторы

векторы ¡! ¡! ¡! ¡! ¡!

a , b , c компланарны. a = f5; 2; ¡1g, b = f3; ¯; ¡3g

¡2 ¡2 3

¡! ¡!

a è b ортогональны, а

¡!

c = 1; ¡2; 0g.

70.13. Даны 3 вершины треугольника A(3; ¡1; 1), B(2; ¡2; ¡3), C(¡1; ¡1; ¡2).

Вычислить: а) квадрат длины вектора ¡¡¡1 !2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D D , достроив треугольник до параллелограм-

ìîâ ABCD1 è ABD2C, б) координаты точки пересечения диагоналей параллелограмма

ABCD1, в) координаты точки пересечения медиан треугольника ABC, г) координаты век-

 

 

 

 

 

¡!

 

 

¡¡!

 

 

тора с началом в точке C, равного вектору BA, д) работу силы AD íà ïóòè ABCD.

 

70.14. Даны 4 точки A(¡1; ¡2; ¡3), B(0; ¡1; ¡3), C(¡3; ¡1; 1), D(2; ¡2; ¡2).

 

Вычислить: а)

j 3¡!

¡ 3¡¡! j

, á)

(3¡!

¡3¡¡!)

, â)

[3¡!

¡3¡¡!]

, ã)

[¡¡! [¡! ¡!]]

, ä)

AB

CD

AB;

CD

AB;

CD

AD; AB; AC

квадрат площади грани ABC, е) объем тетраэдра ABCD, ж) достроить тетраэдр до параллелепипеда и найти квадрат длины его диагонали, идущей из вершины A, з) координаты вектора с единичной абсциссой, идущего из вершины D перпендикулярно грани ABC,

и) направляющие косинусы вектора

¡¡!

¡!

 

AD, к) проекцию вектора AB íà CD, л) при каком

значении аппликаты точки D все 4 точки лежат в одной плоскости.

214

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

70.15. Доказать, что векторы ~a

= f4; ¡5; ¡4g

,

~

 

 

= f3; 1; 2g образуют

 

b = 1; 2; 5g, ~c

базис и найти координаты вектора ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = f25; ¡20; ¡26g относительно этого базиса.

 

70.16. Найти координаты вектора ~x

по известным векторам ~a

= 1; ¡5; 3g

, ~

b =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

3; 2; ¡5g è ~c = f5; ¡1; ¡1g,если известны скалярные произведения (x;~a) = 35, (~x; b) =

¡16 è (~x;~c) = ¡27. ~a = 1; ¡5; 3g

, ~

 

 

 

 

 

 

 

~

b = 3; 2; ¡5g, ~c = f5; ¡1; ¡1g, (x;~a) = 35, (~x; b) =

¡16, (~x;~c) = ¡27.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

70.17. Найти значение скалярного произведения (1~u + 1~v)(¡4~u + 4~v), åñëè ~u = ¡4~a ¡4b,

~v = ¡3~a ¡ 1b

 

j

j= 5 j b j= 5 ' = ( c ) cos

 

= 0 1

 

 

~

и известны

~a

,

~

 

,

~

 

 

'

:

 

 

 

 

 

~a; b ,

 

 

 

70.18.Используя критерий Сильвестра, исследовать на знакоопределенность квадратичную форму ¡1x2 ¡ 5y2 + 4z2 ¡ 6xy ¡ 10xz ¡ 8yz

70.19.Привести квадратичную форму ¡1x2 + 1y2 + 2z2 ¡ 12xy + 12xz + 24yz к канони- ческому виду методом Лагранжа.

70.20.Найти матрицу линейного оператора в базисе fe~10; e~10; e~10g, ãäå e~10 = e~1 ¡ e~2 + e~3,

e~2

0 = ¡e~1 + e~2 ¡ 2e~3, e~3

0

= ¡e~1 + 2e~2 + e~3, если она задана в базисе fe~1; e~1; e~1g

 

0

0

¡1

¡31

 

 

A = B¡1

3

¡1C

 

 

 

B

1

¡

1

1 C

 

 

 

B

 

 

C

 

 

 

@

 

 

 

A

 

 

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

70.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

b вычислить j ®~a + ¯b j, (®~a; ¯b) è [®~a; ¯b], åñëè ® = ¡1; ¯ =

~

¡2; ~a = 3; 3; ¡3g; b = f1; 3; 2g.

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

1 - 71

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡3

6

 

¡2

 

6

 

 

 

 

 

 

71.1.

Вычислить определитель

¯

3

 

8

 

 

2

¡

6

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

9

 

18

 

 

7

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

18¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

9

¡

18

 

 

6

¡

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

15¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

 

 

 

¡

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

2

¡

 

¡

 

 

9

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

¯

4

 

6

 

 

3¯

 

 

 

 

 

 

¯

2

 

2

 

 

6

9

 

3

¯

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

¡

 

 

 

 

71.2.

Вычислить определитель

¯

6

6

20

27

 

 

¯

 

 

 

 

¯

 

9¯

 

 

 

 

 

 

¯¡

2

 

6

¡

6

 

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

¯

2

 

 

 

 

3¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯¡

4

12

¡

 

 

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

¯

4

18

 

9¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

0

1

1

71.3. Вычислить определитель произведения

AB

матриц

 

0

3

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B3

1

C,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B2

2

0

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

A

215

0

1

1

0

1

B = B¡2

0

¡1C.

B

0

1

2

C

B

 

 

 

C

@

 

 

 

A

71.4. Вычислить обратную матрицу, проверить выполнение условия A ¢A¡1 = E, найти сумму0всех элементов1 обратной матрицы и величину, обратную ее определителю.

1

¡1

¡2

A = B4

1

¡2C

B

 

C

B

 

C

@

 

A

0¡1 ¡1

71.5.Решить систему уравнений по формулам Крамера, с помощью обратной матрицы

0è

методом Гаусса.

 

0

13 1

1

¡3 31 0x11

 

B¡2

1

2C ¢ Bx2C

=

B¡5C

B

4

0

0C Bx3C

 

B

16 C

B

 

 

C B C

 

B

C

@

 

 

A @ A

 

@

A

71.6. Решить матричное уравнение и записать элементы матрицы X по строкам

01 ¡11 0x11 x121 0¡4 21

=

0 2 4 1

 

 

 

 

 

 

 

@0 ¡2A ¢ @x21 x22A ¢ @¡2 2A

@16 ¡4A

 

 

 

 

 

 

1

 

0¡3

0

1

3

0

9

71.7. Вычислить ранг матрицы

B

2

0

2

2

0

10

C

B

 

4

0

2

¡

1

0

¡

8 C

 

B¡

 

 

¡

 

 

 

C

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

B¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

B

 

3

0

1

3

0

9

C

 

B

 

C

 

@

 

 

 

¡

¡

 

 

 

¡

 

A

 

B

18

0

2

 

12

0

30C

216

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71.8. Найти фундаментальную систему решений и общее решение однородной системы

уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

7

1 0 0 2 1 0x11 001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡4 ¡1 0 0 ¡1C Bx2C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

4

1 0 0 1 C Bx3C

=B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C B C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

0

3 0 0

 

 

1C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

C B

4C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C B C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

15 9 0 0 2 C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C B

5C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A @ A

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71.9. Найти общее

 

0x1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решение системы уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

014 11 0 ¡3 59

1Bx2C = 0 6

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

7 1 3

 

3

 

¡

13

Bx3C

B¡

13

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

CB C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

0

3 2 1

 

11

CBx4C

B

 

44

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CB C

B

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB C

@

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bx

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71.10. Вычислить

 

 

B

5C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0¡2 ¡61

 

 

 

 

собственные числа и собственные векторы матрицы

 

.

 

 

A =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@¡6 ¡7A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

 

3

 

21

 

 

71.11. Вычислить сумму всех собственных чисел матрицы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B

2

 

 

4

 

4C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

2 1 3C

 

 

71.12. Найти значения параметра

 

 

, при которых векторы

 

 

B¡

 

 

 

 

 

C

 

 

¯

 

a

@

¡!

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

è

 

b

 

ортогональны, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

1;

4; 3

 

¡! = 4; ;

 

2

 

 

 

 

 

0; 4; 1

 

 

векторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

f ¡ ¡ g

,

 

b

f

¯

¡ g

¡!

 

 

f

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

,

b , c

компланарны. a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

71.13. Даны 3 вершины треугольника A(¡1; ¡1; ¡2), B(2; 1; 3), C(3; 1; 1).

 

 

Вычислить: а) квадрат длины вектора

 

¡¡¡1 !2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D D , достроив треугольник до параллелограм-

ìîâ ABCD1 è ABD2C, б) координаты точки пересечения диагоналей параллелограмма

ABCD1, в) координаты точки пересечения медиан треугольника ABC, г) координаты век-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

¡¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тора с началом в точке C, равного вектору BA, д) работу силы AD íà ïóòè ABCD.

 

 

71.14. Даны 4 точки A(¡2; ¡3; 0), B(2; 2; 2), C(¡1; 1; 2), D(¡1; ¡1; 3).

 

 

[¡¡!

[¡! ¡!]]

 

Вычислить: а)

j ¡2¡! ¡ 2¡¡! j

, á)

(¡2¡!

¡2¡¡!)

, â)

[¡2¡! ¡2¡¡!]

, ã)

,

 

 

 

AB

 

CD

 

 

 

 

AB;

CD

 

AB;

 

 

CD

AD; AB; AC

д) квадрат площади грани ABC, е) объем тетраэдра ABCD, ж) достроить тетраэдр до параллелепипеда и найти квадрат длины его диагонали, идущей из вершины A, з) координаты вектора с единичной абсциссой, идущего из вершины D перпендикулярно грани

ABC

¡¡! ¡!

, и) направляющие косинусы вектора AD, к) проекцию вектора AB íà CD, л) при каком значении аппликаты точки D все 4 точки лежат в одной плоскости.

 

 

 

 

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

217

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, ~

 

 

 

71.15. Доказать, что векторы ~a = 4; 5; 3g b = 2; ¡2; 3g, ~c = 5; ¡4; ¡5g образуют

базис и найти координаты вектора ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = 9; ¡15; ¡21g относительно этого базиса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,~

 

 

71.16. Найти координаты вектора ~x по известным векторам ~a = 2; 0; 4g b = f4; ¡2; ¡1g

è ~c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

¡3 è

= f3; ¡5; ¡1g,если известны скалярные произведения (x;~a) = ¡14, (~x; b) =

(~x;~c) = 6. ~a

= 2; 0; 4g

, ~

= f4; ¡2; ¡1g,

 

~

 

 

b

~c = f3; ¡5; ¡1g, (x;~a) = ¡14, (~x; b) = ¡3,

(~x;~c) = 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

71.17. Найти значение скалярного произведения (¡4~u¡1~v)(¡2~u¡3~v), åñëè ~u = ¡1~a¡2b,

 

= ¡3

¡ 2

 

j

 

j= 5 j b j= 3 ' = ( c ) cos

= 0 9

 

~v

 

~a

~

 

 

~a

 

,

~

,

~

:

 

 

b и известны

 

 

 

~a; b , '

 

71.18.Используя критерий Сильвестра, исследовать на знакоопределенность квадратичную форму 7x2 + 4y2 + 7z2 + 4xy + 8xz + 8yz

71.19.Привести квадратичную форму 1x2 + 3y2 + 2z2 + 12xy + 12xz + 24yz к канониче- скому виду методом Лагранжа.

71.20.Найти матрицу линейного оператора в базисе fe~10; e~10; e~10g, ãäå e~10 = e~1 ¡ e~2 + e~3,

e~2

0 = ¡e~1 + e~2 ¡ 2e~3, e~3

0

= ¡e~1 + 2e~2 + e~3, если она задана в базисе fe~1; e~1; e~1g

 

0¡1 ¡3 11

 

 

A = B

4

2 4C

 

 

 

B

 

C

 

 

 

B

 

C

 

 

 

@

 

A

 

 

33 3

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

71.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

b вычислить j ®~a + ¯b j, (®~a; ¯b) è [®~a; ¯b], åñëè ® = 3; ¯ =

~

3; ~a = 3; ¡2; ¡1g; b = f1; ¡3; 2g.

218

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

1 - 72

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

3

3

¡1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72.1.

Вычислить определитель

¯

6

¡

3

2

4¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

6

 

6

3

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

4¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

¡

3

1

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

3

 

4¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

 

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

¡

 

 

2

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

3

 

3

 

3¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

 

2

2

3¯

3

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

¡

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

72.2.

Вычислить определитель

¯

4

4

 

2

6

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

6¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

4

4

¡

4

3

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

6¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

4

 

4

¡

 

6

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

4

 

7

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

 

 

¡

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

0¡

3

4

B =

0¡

2

1

1.

72.3. Вычислить определитель произведения AB матриц

A =

 

1,

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@¡1 ¡1A

 

@¡1 0

A

72.4. Вычислить обратную матрицу, проверить выполнение условия A ¢A¡1 = E, найти сумму0всех элементов1 обратной матрицы и величину, обратную ее определителю.

 

1

2

3

 

A = B¡1

¡1 ¡2C

B

2

0

0

C

B

 

 

 

C

@

 

 

 

A

 

72.5. Решить систему уравнений по формулам Крамера, с помощью обратной матрицы

0è

методом Гаусса.

 

0

5 1

4 1

0

1 0x11

 

B1

3

1

C ¢ Bx2C

=

B¡8C

B4

¡

2 2C Bx3C

 

B

16 C

B

 

 

¡

C B C

 

B

C

@

 

 

 

 

A @ A

 

@

A

72.6. Решить матричное уравнение и записать элементы матрицы X по строкам

04 ¡21 0x11 x121 0¡3 31

=

 

0

16 ¡241

 

 

 

 

 

 

@1 0 A ¢ @x21 x22A ¢ @¡4 0A

@¡8 0

A

 

 

 

 

 

1

 

0

2

 

2

0

1

¡1

¡8

72.7. Вычислить ранг матрицы

B

2

 

2

0

1

¡1

¡8

C

B

5

 

1

0

3

¡

1

¡

12C

 

B

 

8

2

0

3

 

 

C

 

B

 

3

 

10C

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

B¡

 

 

 

15

0

14

0

¡

 

C

 

B

1

 

 

72

C

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

@

 

 

 

¡

 

 

¡

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

219

 

72.8. Найти фундаментальную систему решений и общее решение однородной системы

уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

11 3 0 2 01 0x11 001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

10 3 0 1 0C Bx2C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

1

1 0 2 0C Bx3C

=B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

¡

 

 

 

 

C B C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

2

1 0

 

 

1 0C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

¡

 

C B

 

4C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

C B C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

43 12 0 7 0C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

C B

 

5C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

A @ A

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72.9. Найти общее

 

0x1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решение системы уравнений

 

 

 

 

 

 

 

0 3

3

0 6 69 1Bx2C

= 0101

 

 

 

 

 

 

 

B¡

3

1

2

 

2

¡

13

Bx3C

B

1

C

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

CB C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

3

2

 

1

 

2

41

Bx

4

C

21

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

C

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

CB C

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB C

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bx

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72.10. Вычислить

 

 

B

5C

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = 07

01

 

 

 

 

 

собственные числа и собственные векторы матрицы

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@0

2A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0¡2

3

0

1

 

72.11. Вычислить произведение всех собственных чисел матрицы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B

4

2

2

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

3

1

2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

¡

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

A

72.12. Найти значения параметра ¯, при которых

векторы ¡! ¡! !¡ ¡! ¡!

a , b , c компланарны. a = 2; 2; 1g, b =

 

 

a

¡!

 

векторы

¡!

è b ортогональны, а

 

f1; ¯; 4g

¡! = 5; 5; 3g

.

 

 

c

 

72.13. Даны 3 вершины треугольника A(3; ¡1; 2), B(¡2; 3; ¡2), C(1; ¡2; 1).

Вычислить: а) квадрат длины вектора ¡¡¡1 !2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D D , достроив треугольник до параллелограм-

ìîâ ABCD1 è ABD2C, б) координаты точки пересечения диагоналей параллелограмма

ABCD1, в) координаты точки пересечения медиан треугольника ABC, г) координаты век-

 

 

C

 

 

¡!

 

¡¡!

 

 

тора с началом в точке

 

, равного вектору BA, д) работу силы AD íà ïóòè ABCD.

 

72.14. Даны 4 точки A(3; ¡3; ¡3), B(2; ¡3; 2), C(¡3; 3; 1), D(2; ¡2; 3).

 

Вычислить: а)

j ¡3¡!

+ 2¡¡! j

, á)

(¡3¡! 2¡¡!)

, â)

[¡3¡! 2¡¡!]

, ã)

[¡¡! [¡! ¡!]]

, ä)

AB

 

CD

AB; CD

AB; CD

AD; AB; AC

квадрат площади грани ABC, е) объем тетраэдра ABCD, ж) достроить тетраэдр до параллелепипеда и найти квадрат длины его диагонали, идущей из вершины A, з) координаты вектора с единичной абсциссой, идущего из вершины D перпендикулярно грани ABC,

и) направляющие косинусы вектора

¡¡!

¡!

 

AD, к) проекцию вектора AB íà CD, л) при каком

значении аппликаты точки D все 4 точки лежат в одной плоскости.

220

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

72.15. Доказать, что векторы ~a

 

,

~

= 1; 1; 3g, ~c

= f1; ¡5; 3g образуют

 

= f5; 4; ¡4g

b

базис и найти координаты вектора ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = 12; ¡6; 14g относительно этого базиса.

 

72.16. Найти координаты вектора ~x по известным векторам ~a = f4; 3; 1g

, ~

 

b = 1; 3; 4g

è ~c

= f1; ¡2; ¡1g,если известны скалярные произведения (x;~a)

 

~

= ¡3, (~x; b) = ¡12 è

 

 

 

 

, ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

(~x;~c) = 3. ~a = f4; 3; 1g b = 1; 3; 4g, ~c = f1; ¡2; ¡1g, (x;~a) = ¡3, (~x; b) = ¡12, (~x;~c) = 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

72.17. Найти значение скалярного произведения (3~u ¡4~v)(¡2~u ¡4~v), åñëè ~u = ¡2~a ¡4b,

 

= ¡2

+ 1b

 

j

j= 4 j b j= 2 ' = ( c ) cos

 

= 0 5

 

 

~v

 

~a

~

и известны

~a

,

~

,

~

 

'

:

 

 

 

 

 

~a; b ,

 

 

 

72.18.Используя критерий Сильвестра, исследовать на знакоопределенность квадратичную форму ¡4x2 + 4y2 + 1z2 + 8xy ¡ 6xz + 0yz

72.19.Привести квадратичную форму ¡2x2 ¡ 1y2 + 2z2 ¡ 8xy ¡ 8xz + 8yz к канониче- скому виду методом Лагранжа.

72.20.Найти матрицу линейного оператора в базисе fe~10; e~10; e~10g, ãäå e~10 = e~1 ¡ e~2 + e~3,

e~2

0 = ¡e~1 + e~2 ¡ 2e~3, e~3

0

= ¡e~1 + 2e~2 + e~3, если она задана в базисе fe~1; e~1; e~1g

 

0

2

0

4

1

 

 

A = B¡2

¡2

¡1C

 

 

 

B

 

1

¡

1

4

C

 

 

 

B¡

 

 

 

C

 

 

 

@

 

 

 

 

 

A

 

 

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

72.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

b вычислить j ®~a + ¯b j, (®~a; ¯b) è [®~a; ¯b], åñëè ® = ¡3; ¯ =

~

¡1; ~a = f2; 1; 1g; b = f0; 2; ¡2g.

Соседние файлы в предмете Математический анализ