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"

61

19.15. Доказать, что векторы ~a

= f1; ¡5; ¡5g

, ~

= f0; 4; 4g, ~c = 5; 4; 5g образуют

b

базис и найти координаты вектора ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = f7; 3; 1g относительно этого базиса.

 

19.16. Найти координаты вектора ~x по известным векторам ~a = 3; 4; 0g

, ~

b = 1; 5; 2g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

è ~c = f1; 4; ¡4g,если известны скалярные произведения (x;~a) = 9, (~x; b) = 4 è (~x;~c) = 33.

 

, ~

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

 

~a = 3; 4; 0g b = 1; 5; 2g, ~c = f1; 4; ¡4g, (x;~a) = 9,

(~x; b) = 4, (~x;~c) = 33.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

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

~v = 1~a ¡ 1b

 

j

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

 

= 0 9

 

~

и известны

~a

,

~

 

,

~

 

'

 

:

 

 

 

 

 

~a; b ,

 

 

 

 

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

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

19.20.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

11

 

 

A = B¡1

3

0C

 

 

 

B

 

3

¡

3

2C

 

 

 

B¡

 

 

C

 

 

 

@

 

 

 

 

A

 

 

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

19.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

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

~

¡1; ~a = f1; 1; ¡3g; b = f0; 2; 0g.

62

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

1 - 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡1

¡2

 

3

 

¡2¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.1.

Вычислить определитель

¯

3

¡

4

 

9

 

6¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

2

 

 

6

2

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

 

2

¡

 

 

0

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

3

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

6

 

¡

4

¡

3

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

4

 

¡

4

¡

¯3

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.2.

Вычислить определитель

¯

1

 

4

 

2

3

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

6¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

3

¡

 

 

 

12

 

6

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

12

 

 

 

18

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

4

¡

 

 

¡

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

 

 

4

3

4¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

2

1

1

20.3. Вычислить определитель произведения

 

 

 

матриц

A = 0¡

2

¡

2

1

,

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB

 

 

 

 

¡

1

B =

1 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

2

1

2

A

B¡

3

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

¡

3C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

A

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

¡3

4

0

 

A = B¡3

2

¡1C

B 1

2

1

C

B¡

 

 

C

@

 

 

A

 

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

0è

методом Гаусса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡3 2

0 1 0x11 0¡51

 

 

 

 

 

 

 

 

B

0 1 ¡3C ¢ Bx2C

= B¡7C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

3 1

1C Bx3C B

4 C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

¡

¡ C B C

B

C

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

A @ A

@

A

 

 

 

 

 

 

 

 

0

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

0 ¡21 0x11 x121 0

1 31 = 0

16 ¡321

 

 

 

@¡3 3

A ¢ @x21 x22A ¢ @¡3 1A @¡36 42

A

 

¡81

 

 

 

 

0¡3 ¡1 ¡2

0

0

 

 

 

 

B

5

3

2

0

0

12 C

 

20.7. Вычислить ранг матрицы B

4

1

3

0

0

11 C

 

 

 

 

B

0

1

 

1

0

0

 

C

 

 

 

 

B

 

1C

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

B

5

7

¡

2

0

0

¡

C

 

 

 

 

B

 

8

C

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

@

 

 

¡

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

63

 

20.8. Найти фундаментальную систему решений и общее решение однородной системы

уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2 1 0 0 ¡11 0x11 001

 

 

 

B

2 1 0 0 ¡1C Bx2C B0C

 

 

 

B12 3 0 0 3

C Bx3C

=B0C

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

C B C

 

B C

 

 

 

B

5 2 0 0

 

1C Bx

C B0C

 

 

 

B

 

 

 

 

¡

C B

4C

 

B C

 

 

 

B

 

 

 

 

C B C

 

B C

 

 

 

B31 9 0 0 4

C Bx

C B0C

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

C B

5C

 

B C

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

A @ A

 

@ A

 

 

 

 

20.9. Найти общее

0x1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решение системы уравнений

 

 

0¡5

1 0 ¡4

111Bx2C

= 081

 

 

B

4

2

1

3

12

Bx3C

 

6

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

CB C

B C

 

 

B

 

1

3

1

 

1

23

Bx

4

C

 

2

 

 

 

 

 

¡

¡

 

 

C

 

 

B C

 

 

B¡

 

 

 

 

CB C

B C

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

AB C

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bx

 

C

 

 

 

 

 

20.10. Вычислить

B

5C

 

 

A

 

 

@ A

 

 

 

A = 0¡1

01

 

 

 

собственные числа и собственные векторы матрицы

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

04

20.11. Вычислить произведение всех собственных чисел матрицы

 

 

 

 

03

 

3

¡21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B4

¡1

4

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B1

 

1

0

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

¡

 

C

 

20.12. Найти значения параметра

 

, при которых векторы

 

è

 

 

 

ортогональны, а

¯

a

 

 

b

 

@

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

векторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

, b , c компланарны. a

=

 

2; 2;

5

,

b

 

 

 

5; ¯; 3

 

c =

 

 

1; 3; 2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

¡!

 

 

¡! =

g

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

f

¡ g

 

 

 

¡!

 

 

 

g

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

¡¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

AD;

AB; AC

,

Вычислить: а)

AB

 

CD

, á)

 

 

AB;

CD

, â)

 

AB;

 

CD

, ã)

 

 

 

j ¡3¡!

¡ 2¡¡! j

 

(¡3¡!

¡2¡¡!)

 

 

[¡3¡!

¡2¡¡!]

 

 

[¡¡!

 

[¡! ¡!]]

 

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.

64

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

20.15. Доказать, что векторы ~a = f0; 1; 0g

, ~

 

 

 

 

 

b = f3; ¡5; 3g, ~c = f4; 1; 3g образуют базис и

найти координаты вектора ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = f24; ¡15; 21g относительно этого базиса.

 

 

20.16. Найти координаты вектора ~x

по известным векторам ~a = 2; 1; ¡1g

, ~

 

b =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

f0; ¡2; ¡1g è ~c = f3; 2; ¡3g,если известны скалярные произведения (x;~a) = 0, (~x; b) = 6

è

(~x;~c) = ¡23. ~a

= 2; 1; ¡1g

,

~

 

 

 

 

 

~

 

 

b = f0; ¡2; ¡1g, ~c

= f3; 2; ¡3g, (x;~a) = 0, (~x; b) = 6,

(~x;~c) = ¡23.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

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

 

= 3

+ 3

 

j

j= 4 j b j= 3 ' = ( c ) cos

 

= 0 3

 

~v

~a

~

 

 

,

~

 

,

 

~

'

:

 

 

 

b и известны ~a

 

 

 

 

~a; b ,

 

 

20.18.Используя критерий Сильвестра, исследовать на знакоопределенность квадра-

тичную форму 5x2 + 6y2 + 7z2 + 10xy + 4xz + 8yz

20.19.Привести квадратичную форму 1x2 + 2y2 + 2z2 + 8xy + 16xz + 24yz к канониче- скому виду методом Лагранжа.

20.20.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

4

31

 

 

A = B¡3

¡2

0C

 

 

 

B 3

4

3C

 

 

 

B¡

 

C

 

 

 

@

 

A

 

 

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

20.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

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

~

2; ~a = 3; 2; 1g; b = 3; 3; 2g.

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

1 - 21

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

1

 

2

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

21.1.

Вычислить определитель

¯

3

¡

4

¡

6

18¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

¡

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

 

1

 

 

1

 

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

¡

 

¡

 

 

¡

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

2

 

4

 

10

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

1

¡

 

 

 

 

6

¡

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

¯

4

 

 

 

2

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

1

 

6

 

6

 

2¯

4

¯

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

¡

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

21.2.

Вычислить определитель

¯

1

 

6

 

9

 

2

 

4

¯

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

3

¡

 

 

 

18

¡

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

18

 

 

7

 

 

12¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯¡

12

¡

12

4

 

¡

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

2

 

 

 

 

10¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

¡

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

3

0

1

21.3. Вычислить определитель произведения

AB

матриц

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B¡2 ¡2 3

C,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

0

2

1C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

¡

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

A

65

01

¡2

1

0

B = B¡2 ¡2 ¡1C.

B 2

0

¡

2C

B¡

 

C

@

 

 

A

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

 

1

4

¡3

C

A = B¡2

¡3

1

B

4

2

3

C

B

 

 

 

C

@

 

 

 

A

 

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

0è

методом Гаусса.

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3 21 0x11 0 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B3 3 3C ¢ Bx2C

= B12C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B3

¡

3 0C Bx3C B 6 C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

C B C

B

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

A @ A

@

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

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

3 01 0x11 x12

1 0

1

11

=

0¡33 31

 

 

 

 

 

 

@¡3 1A ¢ @x21 x22A ¢ @¡3

0A

@ 34 1A

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

0

¡5

0

3

¡2

3

4

 

21.7. Вычислить ранг матрицы

B

¡7 0 1 ¡2 ¡1 2

C

 

B

 

4

0

1

1

¡

1

¡

4C

 

 

 

 

 

 

 

B

¡

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

¡

 

 

¡

 

¡

 

C

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

B

4

0

 

2

2

 

2

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

4C

 

 

 

 

 

 

 

@¡

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

B

 

23

0

8

11

6

20 C

66

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

21.8. Найти фундаментальную систему решений и общее решение однородной системы

уравнений

 

 

 

 

 

1 0x11 001

 

 

 

 

 

 

 

 

0

4 0 0 1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

B

10 0 0 3

1

C Bx2C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

1 0 0

¡

1 2

C Bx3C

=B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

 

 

 

 

C B C

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

4 0 0

 

 

1

 

1C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

¡

 

¡

 

C B

4C

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

 

 

 

C B C

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

3 0 0 2

 

3C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

C B

5C

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

¡ A @ A

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.9. Найти общее

 

 

 

0x1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решение системы уравнений

 

 

 

 

 

 

0¡6 ¡9 ¡9 ¡5 7

1Bx2C

= 0¡11

 

 

 

 

 

 

B

0

3

3

 

 

1

 

 

¡

5

 

Bx3C

B¡

1

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CB

 

C

 

 

 

 

 

 

 

B

 

2

1

1

 

1

 

 

 

 

1

C

Bx

4

C

B

1

C

 

 

 

 

 

 

B¡ ¡ ¡ ¡ ¡

 

CB C

B¡

 

C

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB

 

C

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bx

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.10. Вычислить

 

 

 

 

B

5C

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

A = 0¡7

 

1

 

 

 

 

собственные числа и собственные векторы матрицы

 

.

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

4

¡1A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0¡1

4

 

¡11

 

21.11. Вычислить сумму всех собственных чисел матрицы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B¡2

¡1

1

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

3

0

 

2

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

A

21.12. Найти значения параметра

¯

, при которых векторы

a

 

è b

 

ортогональны, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

векторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

a

, b , c компланарны. a

=

 

 

1;

 

4;

1

 

,

 

b

 

 

¯

; 5

 

c

= 1; 5; 0

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

¡!

¡

g

 

= 3;

 

g

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ¡ g

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡¡!

 

 

 

 

 

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

 

, ä)

Вычислить: а)

AB

 

CD

, á)

 

 

AB; CD

, â)

 

AB; CD

, ã)

 

 

AD; AB; AC

 

 

 

j ¡3¡!

+ 2¡¡! j

 

(¡3¡!

2¡¡!)

 

 

 

 

[¡3¡!

2¡¡!]

 

 

[¡¡! [¡! ¡!]]

 

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"

 

 

67

 

21.15. Доказать, что векторы ~a = f4; 3; 2g

, ~

 

= f5; 4; 1g образуют базис и

 

b = f0; 4; 0g, ~c

найти координаты вектора ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = 10; ¡23; ¡8g относительно этого базиса.

 

 

 

21.16. Найти координаты вектора ~x по известным векторам ~a = f5; ¡1; ¡3g

,

~

 

 

b =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

f1; 5; ¡5g è ~c = 3; ¡4; 3g,если известны скалярные произведения (x;~a) = ¡25, (~x; b) = 1

è (~x;~c) = 7. ~a

= f5; ¡1; ¡3g

, ~

 

 

 

 

~

 

 

b

= f1; 5; ¡5g, ~c = 3; ¡4; 3g, (x;~a) = ¡25, (~x; b) = 1,

(~x;~c) = 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

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

 

= ¡3

+ 2

j

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

= 0 4

 

 

~v

~a

~

 

 

,

~

,

~

'

:

 

 

b и известны ~a

 

 

~a; b ,

 

 

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

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

21.20.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

4

01

 

 

A = B¡2

1

2C

 

 

 

B

 

 

C

 

 

 

B

 

 

C

 

 

 

@

 

 

A

 

 

00 3

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

21.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

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

~

3; ~a = 2; ¡1; ¡1g; b = 2; 1; ¡2g.

68

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

1 - 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡2 ¡1

¡4 ¡2¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.1.

Вычислить определитель

¯

4

¡

1

¡

8

4¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

¡

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

4

2

10

4

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

 

1

 

4

0

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

¡

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

3

 

12

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

2

 

 

 

12¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

1

6

 

6¯

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

¡

 

¡

 

 

¡

 

¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.2.

Вычислить определитель

¯

1

 

1

 

 

4

 

 

6

 

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

¡

1

¡

6

¡

4

¡

6

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

¡

 

¡

 

¡

 

¡

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

1

6

 

6

4

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯¡

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯

0¡

2

2

B =

3

¡

1

1.

22.3. Вычислить определитель произведения AB матриц A =

 

1,

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@¡2

0A

 

@0

1

A

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

2

2

¡3

C

A = B2

1

0

B0

0

1C

B

 

¡

C

@

 

 

A

 

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

0è

методом Гаусса.

 

0

10 1

3 0

11 0x11

 

B0

2

2C ¢ Bx2C

=

B¡4C

B3

¡

1

4C Bx3C

 

B

16 C

B

 

 

C B C

 

B

C

@

 

 

 

A @ A

 

@

A

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

03 3

1 0x11 x121 0¡1 3

1 =

0

3 ¡151

 

 

 

 

@3 ¡2A ¢ @x21 x22A ¢ @ 0 ¡2A @¡2 20

A

 

 

 

1

 

 

 

0

6

0

¡2

1

2

5

22.7.

Вычислить ранг матрицы

B

¡1

0

¡1 3 ¡2 ¡6

C

B

4

0

2

2

2

4

C

 

 

 

B

1

0

2

¡

1

2

C

 

 

 

B

2

C

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

B

 

28

0

 

7

¡

17

 

 

C

 

 

 

B

 

 

15

 

42C

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

@¡

 

 

¡

 

 

¡

¡

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69

 

22.8. Найти фундаментальную систему решений и общее решение однородной системы

уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

¡3 ¡1 1 0 01 0x11 001

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

3

 

3 3 0 0C Bx2C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

0

 

1 2 0 0C Bx3C =B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

C B C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

0

 

1 2 0 0C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

C B

4C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

C B C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

12

 

 

4 4 0 0C Bx

C B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

¡

 

 

C B

5C

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@¡

 

 

 

A @ A

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.9.

Найти общее

 

0x11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решение системы уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 3 ¡3 0 0 ¡121Bx2C

=

051

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

2 2

 

 

2 3

18

 

Bx3C

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1 2 3 14

CB C

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

CBx4C

 

B0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B¡

 

 

 

 

 

 

CB C

 

B C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

AB C

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bx

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.10. Вычислить

 

B

5C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

@ A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = 05

 

 

01

 

собственные числа и собственные векторы матрицы

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@0

 

 

8A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0¡2

1

4

1

 

 

22.11. Вычислить произведение всех собственных чисел матрицы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A = B

3

4

3

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

1

0

2C

 

 

22.12. Найти значения параметра

 

, при которых векторы

 

è

 

 

 

 

B¡

 

¡

C

 

 

¯

a

 

¡!

 

@

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

b

ортогональны, а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

¡!

 

 

 

 

 

 

 

=

 

1;

5; 2

 

¡! =

 

 

2;

 

; 2

 

 

=

 

2;

 

1;

3

 

 

 

векторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

¡!

 

f ¡ g

b

 

f

 

¯

¡ g

¡!

 

 

f¡ ¡ ¡ g

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, b , c компланарны. a

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22.13. Даны 3 вершины треугольника A(¡1; 2; ¡3), B(3; ¡1; ¡1), 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-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¡¡!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

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

 

[¡¡!

[¡! ¡!]]

 

 

 

 

 

 

 

 

j ¡3¡!

¡ 4¡¡! j

 

(¡3¡!

¡4¡¡!)

 

 

[¡3¡!

¡4¡¡!]

 

 

 

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

70

 

 

"ТР-11 Линейная и векторная алгебра"

22.15. Доказать, что векторы ~a = 5; 0; 3g

, ~

 

 

 

b = f3; 2; 2g, ~c = 4; ¡1; ¡4g образуют

базис и найти координаты вектора ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d = 6; 11; 29g относительно этого базиса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,~

22.16. Найти координаты вектора ~x по известным векторам ~a = f0; ¡2; 3g b = 4; ¡3; ¡1g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

è ~c = f0; 0; 5g,если известны скалярные произведения (x;~a) = 2, (~x; b) = ¡5 è (~x;~c) = 0.

 

, ~

 

 

 

 

(x;~a) = 2,

~

 

~a = f0; ¡2; 3g b = 4; ¡3; ¡1g, ~c = f0; 0; 5g,

(~x; b) = ¡5, (~x;~c) = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

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

~v = 4~a ¡ 4b

 

j

j= 5 j b j= 2 ' = ( c ) cos

 

= 0 9

~

и известны

~a

,

~

,

~

'

:

 

 

 

~a; b ,

 

22.18.Используя критерий Сильвестра, исследовать на знакоопределенность квадра-

тичную форму 7x2 + 6y2 + 6z2 + 12xy + 12xz + 10yz

22.19.Привести квадратичную форму ¡2x2 + 2y2 + 2z2 ¡ 24xy + 8xz + 8yz к канониче- скому виду методом Лагранжа.

22.20.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

4

¡11

 

 

A = B

0

2

1

C

 

 

 

B

 

2

4

1

C

 

 

 

B¡

 

 

 

C

 

 

 

@

 

 

 

 

A

 

 

(в ответ записать элементы главной диагонали новой матрицы).

22.21. Для векторов ~a

è ~

~

~

~

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

~

¡1; ~a = f2; ¡2; 1g; b = f1; 2; 0g.

Соседние файлы в предмете Математический анализ