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

Типовой расчет №1

.pdf
Скачиваний:
87
Добавлен:
20.06.2014
Размер:
1.23 Mб
Скачать

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

331

109.15. Доказать, что векторы ~a = f1; ¡5; ¡1g

, ~

 

 

 

 

 

b = f1; 3; 2g, ~c = f5; ¡4; ¡4g образуют

базис и найти координаты вектора ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = f0; 19; 14g относительно этого базиса.

109.16. Найти координаты вектора ~x по известным векторам ~a = f5; 0; 4g

,~

b = f1; ¡2; ¡4g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

è ~c = f3; 3; 2g,если известны скалярные произведения (x;~a) = 27, (~x; b) = ¡19 è (~x;~c) = 30.

~a = f5; 0; 4g

, ~

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

 

b = f1; ¡2; ¡4g, ~c = f3; 3; 2g, (x;~a) = 27, (~x; b) = ¡19, (~x;~c) = 30.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

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

~v = 3~a + 1b

 

j

j= 2 j b j= 3 ' = ( c ) cos

 

= 0 4

 

~

и известны

~a

,

~

 

,

~

 

'

 

:

 

 

 

 

 

~a; b ,

 

 

 

 

109.18.Используя критерий Сильвестра, исследовать на знакоопределенность квадра-

тичную форму 7x2 + 7y2 + 7z2 + 4xy + 12xz + 6yz

109.19.Привести квадратичную форму 3x2 ¡ 2y2 + 3z2 + 24xy ¡ 16xz + 36yz к канони- ческому виду методом Лагранжа.

 

109.20. Найти матрицу линейного оператора в базисе fe~1

0; e~1

0; e~1

0g, ãäå e~1

0 = 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 2

31

 

 

 

 

 

 

A = B¡3

0

3C

 

 

 

 

 

 

 

B 2

1

4C

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

C

 

 

 

 

 

 

 

@

 

A

 

 

 

 

 

 

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

109.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

b вычислить j ®~a + ¯b j, (®~a; ¯b) è [®~a; ¯b], åñëè ® = 2; ¯ =

~

2; ~a = 1; ¡1; 1g; b = 1; ¡2; 3g.

332

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

1 - 110

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡2 ¡2

¡4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

110.1.

Вычислить определитель

¯

4

3

8

2¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

2

6

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

 

2

 

4

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

2

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

¡

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

 

3

¡

 

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

4

2¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

1

 

2

3

1

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

¡

 

 

 

¡

 

¡

 

 

 

 

 

 

110.2.

Вычислить определитель

¯

2

 

2

3

6

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

2¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

¡

1

2

¡

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

 

6

 

1¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

¡

3

6

¡

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

3

 

9

 

2¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

 

 

¡

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

2

B =

 

1

4

110.3. Вычислить определитель произведения AB матриц

A =

0

1,

0¡

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@4

1A

 

@

2

3A

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

2

¡1

¡1

C

A = B¡1

0

0

B 1

4

2

C

B¡

 

 

C

@

 

 

A

110.5. Решить систему уравнений по формулам Крамера, с помощью обратной матри-

цы и методом Гаусса.

0¡241

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0¡2 ¡2 ¡31 0x11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

1 2 ¡3C ¢ Bx2C

= B

¡4 C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

4 0

2C Bx3C B

8 C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

¡ C B C

B

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

A @ A

@

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

0¡1 0

1 0x11 x121 0¡2 ¡31

= 0

2 19

1

 

 

 

 

@

1 ¡2A ¢ @x21 x22A ¢ @

0 ¡4A @¡2 ¡3A

 

 

 

1

 

 

 

 

 

0¡7

2

0

1

1

2

 

110.7. Вычислить ранг матрицы

B

6

¡2

0

¡2

2

6

C

 

B

 

2

1

0

1

2

8

C

 

 

 

 

 

B¡

7

¡

0

1

 

1

 

C

 

 

 

 

 

B

 

3

 

5C

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

B¡

 

5

0

2

¡

 

¡

C

 

 

 

 

 

B

3

11

36 C

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

@

 

 

¡

 

¡

 

 

 

A

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

333

110.8. Найти фундаментальную систему решений и общее решение однородной системы

уравнений

 

 

11 0x11 001

 

 

 

0

¡3 ¡1 0 0

 

 

 

B

1

1 0 0

1C Bx2C B0C

 

 

 

B

¡

5

¡

1 0 0

3C Bx3C =B0C

 

 

 

B

 

 

 

 

C B C

B C

 

 

 

B

 

 

3

 

1 0 0

1C Bx

C B0C

 

 

 

B

¡

 

¡

 

 

 

C B

4C

B C

 

 

 

B

 

 

 

 

C B C

B C

 

 

 

B

 

19

 

5 0 0

9C Bx

C B0C

 

 

 

B

 

 

 

¡

 

 

 

C B

5C

B C

 

 

 

@¡

 

 

 

 

 

A @ A

@ A

 

 

 

 

110.9. Найти общее 0x11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решение системы уравнений

0¡6 5 0

1

3

1Bx2C

= 0 2 1

B¡

2 1

 

2

3

1

Bx3C

B¡

1

C

 

 

 

 

 

 

¡

CB C

 

B

 

2 2

 

1

¡

1 2

CBx4C

B

3

C

B¡

 

 

 

¡

 

 

CB C

B

 

 

C

@

 

 

 

 

 

 

 

 

AB C

@

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@ A

 

 

 

 

x5

110.10. Вычислить собственные числа и собственные векторы матрицы A.

1

A = @¡2 0A

05

110.11. Вычислить произведение всех собственных чисел матрицы

 

 

0¡1

0

¡21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B¡2

4

2 C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

1

4

3C

110.12. Найти значения параметра

 

, при которых векторы

 

 

è

 

 

 

B

 

 

¡ C

¯

 

a

 

¡!

 

@

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

b

ортогональны, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a ¡!

 

 

 

 

 

=

 

 

1; 2; 5

¡! =

 

1; ; 1

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0; 1; 1

 

 

 

 

 

векторы

 

 

 

 

¡!

 

 

 

g

 

f

 

 

g

¡!

 

 

f

 

 

 

g

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

, b

¯

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

, b , c компланарны. a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

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

 

 

 

 

 

 

 

j 3¡!+2¡¡! j

 

(3¡!

2¡¡!)

 

 

[3¡!

2¡¡!]

 

 

[¡¡!

 

[¡! ¡!]]

 

 

 

Вычислить: а)

AB

CD

, á)

AB; CD

, â)

AB; CD

, ã) 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) направ-

ляющие косинусы вектора

¡¡!

¡!

 

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

аппликаты точки D все 4 точки лежат в одной плоскости.

334

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

110.15. Доказать, что векторы ~a = f3; ¡3; ¡3g

, ~

 

 

 

b = 3; 3; ¡5g, ~c = 4; 5; 3g образуют

базис и найти координаты вектора ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = 11; 13; 25g относительно этого базиса.

 

110.16. Найти координаты вектора ~x по известным векторам ~a = f1; 2; ¡1g

,~

 

b = f2; ¡5; ¡5g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

è ~c = f5; 4; 2g,если известны скалярные произведения (x;~a) = ¡2, (~x; b) = 53 è (~x;~c) = ¡8.

 

 

, ~

 

 

 

 

 

 

~

 

~a = f1; 2; ¡1g b = f2; ¡5; ¡5g, ~c = f5; 4; 2g, (x;~a) = ¡2,

(~x; b) = 53, (~x;~c) = ¡8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

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

 

= ¡2

¡ 4

j

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

= 0 4

 

~v

~a

~

~a

,

~

,

~

' :

 

b и известны

 

~a; b ,

 

110.18.Используя критерий Сильвестра, исследовать на знакоопределенность квадратичную форму ¡3x2 ¡ 5y2 ¡ 5z2 + 6xy + 4xz ¡ 2yz

110.19.Привести квадратичную форму 2x2 ¡ 1y2 + 3z2 + 16xy ¡ 12xz + 12yz к канони- ческому виду методом Лагранжа.

 

110.20. Найти матрицу линейного оператора в базисе fe~1

0; e~1

0; e~1

0g, ãäå e~1

0 = 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¡1

0

0

C

 

 

 

 

 

 

 

B 2

2

¡

3C

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

110.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

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

~

¡2; ~a = f3; ¡2; 3g; b = f3; ¡2; ¡2g.

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

335

 

 

 

Вариант

1 - 111

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

¡2

6

¡4¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

111.1.

Вычислить определитель

¯

6

8

¡

18

12

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

4

 

4

14

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

8¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

4

¡

 

 

12

¡

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

4

 

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

¡

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

 

1

¡

 

1

 

¯

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

2

 

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

2

 

2

1

 

 

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

¡

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

111.2.

Вычислить определитель

¯

3

6

 

4

3

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

18¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

2

¡

2

2

 

 

¡

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

 

4

¡

 

2

 

 

¡

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

4

 

 

14

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

 

 

¡

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

0¡

3

4

B =

2

¡

1

1.

111.3. Вычислить определитель произведения AB матриц

A =

 

1,

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@¡1

4A

 

@4

¡3A

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

A = B

¡1

2

¡2

C

1

0

1

B

0

2

1

C

B

 

 

 

C

@

 

 

 

A

111.5. Решить систему уравнений по формулам Крамера, с помощью обратной матри-

0öû1è

методом Гаусса.

0131

 

3

31 0x1

1

 

B¡2

1

2C ¢ Bx2C =

B13C

 

B

2

4

4C Bx3C

B16C

 

B

 

 

C B C

B

C

 

@

 

 

A @ A

@

A

 

0

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

4

2

1 0x11

x12

1 01

31 = 0 32 72 1

@¡3

¡3A ¢ @x21

x22A ¢ @2

0A @¡42 ¡72A

 

 

0¡13 ¡2

¡1

3

0

¡91

111.7.

Вычислить ранг матрицы

B

¡4

3

1

3

0

¡8C

B

2

3

¡

1

1

0

2

C

 

 

B

¡

 

2

1

1

0

 

C

 

 

B

7

 

 

3C

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

B

¡

¡

5

¡

4

 

8

0

¡

C

 

 

B

11

 

 

 

27 C

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

@

 

¡

 

¡

 

¡

 

 

 

A

336

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

111.8. Найти фундаментальную систему решений и общее решение однородной системы

уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

8 2 3 1 01 0x11 001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

3 1 1 1 0C Bx2C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

2 2 1 1 0C Bx3C

=B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C B C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

3 1 1 1 0C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C B

4C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C B C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B41 13 15 9 0C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C B

5C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

 

A @ A

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решение системы уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

111.9. Найти общее0x11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

00 0 3 2 ¡41Bx2C

= 0111

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

2 3

 

2

 

 

3

39

Bx3C

B

16

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CB C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B2 3

¡

1 1 43 CBx4C

B

5 C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

CB C

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

 

AB C

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bx

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

5C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

111.10.

 

Вычислить собственные числа и собственные векторы матрицы

A

 

 

 

 

 

1

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = 06

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@0 ¡5A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

04

 

 

¡3

 

41

 

 

 

111.11. Вычислить сумму всех собственных чисел матрицы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B3

 

 

¡2

 

1C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B0

 

 

¡

1

 

1C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

C

 

 

 

111.12. Найти значения параметра

 

, при которых векторы

 

è

 

 

 

 

ортогональны, а

 

¯

a

@

b

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

векторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

, b , c компланарны. a

 

=

2; 4;

5

,

b

 

 

5; ¯; 4

 

c

=

 

 

 

 

1;

 

3; 3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

¡!

 

¡! =

g

¡

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

¡ g

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

g

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D D , достроив треугольник до параллелограм-

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

¡¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

, ä)

Вычислить: а)

 

AB

 

CD

, á) AB;

 

CD

, â)

 

AB;

 

CD

, ã)

 

AD; AB; AC

 

 

 

 

 

 

 

 

j 2¡! ¡ 4¡¡! j

 

 

 

(2¡!

¡4¡¡!)

 

[2¡!

¡4¡¡!]

 

 

[¡¡! [¡! ¡!]]

 

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"

111.15. Доказать, что векторы ~a = f3; ¡1; 5g

, ~

b = f5; 0; ¡2g, ~c = 1; 4; 1g

базис и найти координаты вектора ~

d = 18; 1; 1g относительно этого базиса.

337

образуют

111.16. Найти координаты вектора ~x по известным векторам ~a = f3; ¡2; 4g

,~

b = 2; ¡1; 4g

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

è ~c = f1; ¡1; 5g,если известны скалярные произведения (x;~a) = 21, (~x; b) = 1 è (~x;~c) = 20.

 

, ~

 

 

 

 

 

~

 

~a = f3; ¡2; 4g b = 2; ¡1; 4g, ~c = f1; ¡1; 5g, (x;~a) = 21, (~x; b) = 1, (~x;~c) = 20.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

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

~v = 2~a ¡ 4b

 

j

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

= 0 7

 

~

и известны

~a

,

~

,

~

:

 

 

 

 

~a; b , '

 

 

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

111.19.Привести квадратичную форму 3x2 + 2y2 ¡ 1z2 + 24xy + 24xz ¡ 12yz к канони- ческому виду методом Лагранжа.

 

111.20. Найти матрицу линейного оператора в базисе fe~1

0; e~1

0; e~1

0g, ãäå e~1

0 = 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

1

¡11

 

 

 

 

 

 

A = B

3

3

4 C

 

 

 

 

 

 

 

B

 

3

¡

3

1C

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

 

¡ C

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

111.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

b вычислить j ®~a + ¯b j, (®~a; ¯b) è [®~a; ¯b], åñëè ® = 2; ¯ =

~

¡3; ~a = 2; ¡3; 1g; b = f0; 0; 0g.

338

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

1 - 112

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡1

¡6

¡1

¡3¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

112.1.

Вычислить определитель

¯

3

15

 

3

9

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

6

 

0

3

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

3

18

 

3

12

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

2

 

¡

 

18

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

6

 

 

18

 

9

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

1

 

 

6

6¯

3

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

112.2.

Вычислить определитель

¯

4

2

 

 

15

12

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

6¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

2

¡

 

 

14

¡

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

4

 

 

12

 

6

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

¡

1

 

6

¡

 

6

2

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

 

 

 

¡

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

0

3

2

112.3. Вычислить определитель произведения

 

 

матриц

 

 

1

2

3

 

,

 

1

 

 

 

 

 

 

 

AB

 

 

 

 

A =

01 2 21

 

B = B¡2

3C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

¡

¡

A

 

B

1

2C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

A

112.4. 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¡3

¡2

4C

B 1

¡

2

3C

B¡

 

C

@

 

 

A

112.5. Решить систему уравнений по формулам Крамера, с помощью обратной матри-

цы и методом Гаусса.

0101

0

2

1

01 0x11

 

B¡2

4

2C ¢ Bx2C

=

B

2 C

B

1

1

4C Bx3C

 

B10C

B

 

 

C B C

 

B

C

@

 

 

A @ A

 

@

A

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

04 2

1 0x11 x121 02 ¡31 = 024 ¡121

 

 

 

 

 

@4 ¡1A ¢ @x21 x22A ¢ @0 2

A @24 ¡24A

 

¡2 ¡41

 

 

 

0

13

3

0

0

112.7. Вычислить ранг матрицы

B

8

2

0

0

¡1 ¡3C

B

8

2

0

0

¡

1

3C

 

 

 

B

8

2

0

0

1

¡

C

 

 

 

B

 

3C

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

B

 

26

 

6

0

0

¡

 

¡

C

 

 

 

B

 

 

4

8

C

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

@¡

 

¡

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

339

 

112.8. Найти фундаментальную систему решений и общее решение однородной системы

уравнений

 

 

 

 

 

 

 

1 0x11 001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0¡2 1 0 1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡1 ¡1 0 ¡1 1

C Bx2C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

1

¡

1 0 1

 

 

1C Bx3C

=B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

C B C

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

3

 

1 0 3

 

 

1C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

¡

C B

 

4C

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

 

 

 

 

 

 

 

C B C

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

8

 

3 0 3

 

 

2

C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

C B

 

5C

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A @ A

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

112.9. Найти общее

 

 

 

 

0x1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решение системы уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

13

0

¡7

 

 

3

 

133

1Bx2C =

0

¡3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡

7

¡

1

2

 

 

¡

1

¡

40

 

 

Bx3C

¡

14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C

B C

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

¡

¡

53CBx4C

B

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CB C

B

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB C

@

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bx

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

112.10. Вычислить

 

 

 

 

B

5C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = 0¡7

¡61

 

 

 

 

 

собственные числа и собственные векторы матрицы

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@¡6

2

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

¡21

 

112.11. Вычислить произведение всех собственных чисел матрицы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B¡2

¡3

0

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

1

¡

3

1

C

 

112.12. Найти значения параметра

 

 

, при которых векторы

 

è

 

 

 

 

B¡

 

 

 

 

C

 

¯

a

¡!

@

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

b

 

ортогональны, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

3; 5;

1

 

 

¡! = 5;

 

 

; 0

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

векторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5; 3; 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

, b ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

¡ g

,

b

f

¯

 

g

¡!

 

 

f

 

 

 

 

g

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

компланарны. a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

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.

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

Вычислить: а)

j 4¡!

¡ 3¡¡! j

, á)

(4¡!

¡3¡¡!)

, â)

[4¡!

 

¡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.

340

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

, ~

112.15. Доказать, что векторы ~a = f0; 1; 1g b = 3; ¡5; ¡1g, ~c

базис и найти координаты вектора ~

d = 9; ¡10; 3g относительно

= f0; ¡2; ¡3g образуют

этого базиса.

 

112.16. Найти координаты вектора ~x по известным векторам ~a = 3; 5; 2g

,~

 

b = 3; 2; 5g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

è ~c = 4; ¡4; 2g,если известны скалярные произведения (x;~a) = 22, (~x; b) = 10 è (~x;~c) =

¡2. ~a = 3; 5; 2g

, ~

 

 

 

 

 

~

 

b = 3; 2; 5g, ~c = 4; ¡4; 2g, (x;~a) = 22, (~x; b) = 10, (~x;~c) = ¡2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

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

 

= ¡2

¡ 3

 

j

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

= 0 9

 

~v

~a

~

 

~a

,

~

,

~

:

 

b и известны

 

~a; b , '

 

112.18.Используя критерий Сильвестра, исследовать на знакоопределенность квадратичную форму ¡2x2 + 1y2 ¡ 1z2 ¡ 10xy + 10xz + 0yz

112.19.Привести квадратичную форму 2x2 + 3y2 + 1z2 + 8xy + 36xz + 4yz к канониче- скому виду методом Лагранжа.

 

112.20. Найти матрицу линейного оператора в базисе fe~1

0; e~1

0; e~1

0g, ãäå e~1

0 = 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

41

 

 

 

 

 

 

A = B

2

2

0C

 

 

 

 

 

 

 

B

 

1 3

3C

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

112.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

b вычислить j ®~a + ¯b j, (®~a; ¯b) è [®~a; ¯b], åñëè ® = ¡2; ¯ =

~

1; ~a = 2; ¡1; 1g; b = 1; 1; 2g.

Соседние файлы в предмете Математический анализ