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

Методическое пособие 704

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
5 Mб
Скачать

ЗАДАЧА

80. Найдите

координаты

вектора

x

в базисе

 

 

 

 

 

 

 

 

e1 , e2 , e3 .

 

 

B : e1, e2 , e3 , если он задан в базисе B :

 

 

1)

 

 

5e1 2e2 4e3 ,

 

8e1 3e2 7e3 ,

 

4e1

e2 4e3 ,

e1

e2

e3

 

 

x (9, 3, 7) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

 

 

7e1 2e2 9e3 ,

 

 

3e1 e2 4e3 ,

 

 

2e1

e2 2e3 ,

e1

e2

 

e3

 

 

x (6, 5, 3) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

 

 

2e1 2e2 3e3 ,

 

 

6e1 3e2 7e3 ,

 

 

e1

2e2 2e3 ,

e1

e2

e3

 

 

x (4, 9,8) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

 

 

3e1 4e2 5e3 ,

 

2e1 e2 2e3 ,

 

 

3e1

5e2 6e3 ,

e1

e2

 

e3

 

 

x (6, 4, 7) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)

 

 

e1 2e2 e3 ,

 

e1 3e2 2e3 ,

 

 

2e1

3e2 4e3 ,

e1

e2

 

e3

 

 

x (8, 6,1) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6)

 

 

7e1 4e2 e3 ,

 

12e1 8e2 3e3 ,

 

 

 

 

 

e1

e2

 

e3 5e1 3e2 e3 ,

 

 

x (6, 2,1) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7)

 

 

5e1 2e2 2e3 ,

 

e1 e2 e3 ,

 

 

3e1

2e2 e3 ,

e1

e2

 

e3

 

 

x (9,10,1) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8)

 

 

 

 

 

4e1 3e2 2e3 ,

 

 

3e1 2e2 2e3 ,

e1

7e1 5e2 3e3 , e2

e3

 

 

x (11, 8, 1) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9)

 

 

2e1 5e2 11e3 ,

 

 

3e1 7e2 16e3 ,

 

 

e1 3e2 7e3 ,

e1

e2

e3

 

 

x (4, 5,10) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10)

 

 

e2 2e3 ,

 

8e1 4e2 5e3 ,

 

5e1 2e2 3e3 ,

e1 3e1

e2

e3

 

 

x (10, 6, 5) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11)

 

 

4e2 3e3 ,

 

e1 e2 e3 ,

 

 

5e1

2e2

e3 ,

e1 8e1

e2

 

e3

 

 

x ( 8,1, 2) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12)

 

 

 

 

e1 6e2 8e3 ,

 

 

e1

5e2

6e3 ,

e1 e1 7e2 9e3 ,

e2

 

e3

 

 

x (2,8, 7) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13)

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

e1 3e1 4e2 2e3 ,

e2 e1 e2 e3

e3 7e1 8e2 5e3 ,

x ( 4, 6, 3) ;

161

14)

 

6e1 2e2

9e3 ,

 

4e1 e2

5e3 ,

 

 

 

 

e1

e2

 

e3 5e1 2e2 8e3 ,

 

x ( 10, 2, 9) ;

 

 

 

 

 

 

 

15)

 

5e1 6e2

4e3

 

6e1 8e2 5e3 ,

 

 

 

e1

, e2

e3 2e1 e2 e3 ,

 

x (7, 9, 5) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

16)

 

8e1 3e2

e3 ,

 

5e1 e2

e3 ,

 

 

7e1 2e2

e3 ,

e1

e2

e3

 

x (10, 3,1) ;

 

 

 

 

 

 

 

17)

 

2e1 4e2 e3 ,

 

5e1 9e2

3e3 ,

 

 

2e1 3e2

2e3 ,

e1

e2

e3

 

x (6, 9, 5) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

18)

 

2e1 6e2 5e3

 

3e1 8e2 7e3 ,

 

e1 5e2 4e3 ,

e1

, e2

e3

 

x ( 2,11, 9) ;

 

 

 

 

 

 

 

19)

 

4e1 4e2 3e3

 

5e1 7e2

4e3 ,

 

 

e1 2e2 e3 ,

e1

, e2

e3

 

x (8, 7, 6) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

20)

 

3e1 5e2

4e3

 

2e1 7e2 4e3 ,

 

e1 6e2

3e3 ,

e1

, e2

e3

x (2,9,5) .

ЗАДАЧА 81. Выясните, является ли подпространством соответствующего линейного пространства данная совокупность векторов:

1)

множество матриц вида

 

a

b

где a, b

, в простран-

 

b

,

 

 

 

a

 

 

 

 

стве квадратных матриц второго порядка;

 

 

2)

множество матриц вида

1

a

где a, b

,

в простран-

 

,

 

 

a

b

 

 

 

 

стве квадратных матриц второго порядка;

 

 

3)

множество матриц вида

0

a

где a, b

,

в простран-

 

,

 

 

b

a

 

 

 

 

стве квадратных матриц второго порядка;

 

 

4)

векторы пространства

n , у которых координаты с четны-

 

ми номерами равны между собой;

 

 

 

162

5)векторы плоскости, выходящие из начала координат, концы которых лежат на одной из двух прямых, пересекающихся в начале координат;

6)векторы плоскости, выходящие из начала координат, концы которых лежат на данной прямой;

7)векторы плоскости, выходящие из начала координат, концы которых не лежат на данной прямой;

8) векторы пространства

n вида (0, x , 0, x , x ,..., x ) ;

 

2

4 5

n

9)векторы плоскости, выходящие из начала координат, концы которых лежат в третьей четверти;

10)векторы линейного пространства, являющиеся линейными комбинациями данных векторов u1, u2 , ... , uk ;

11)

векторы пространства

n вида ( , , , ,...) ;

12)

векторы пространства

n , у которых совпадают первая и

 

последняя координаты;

 

13)

векторы пространства

n , у которых координаты с нечет-

ными номерами равны нулю;

14)невырожденные матрицы в пространстве квадратных матриц порядка n ;

15)вырожденные матрицы в пространстве квадратных матриц порядка n ;

16) множество многочленов вида a1x a0 в пространстве P[x](3) многочленов степени n 3 ;

17)множество многочленов вида b0 x4 b1x2 b2 в пространстве P[x](5) многочленов степени n 5 ;

18)множество всех симметричных матриц порядка n с действительными элементами;

19)векторы плоскости, параллельные данной прямой;

20)векторы плоскости, ортогональные данной прямой.

163

ЗАДАЧА 82. Найдите размерность и базис суммы и пересечения подпространств A и B , порожденных данными наборами векторов ai и bi соответственно:

1)

a1

(1,1,1,1),

a2 (1, 1,1, 1),

a3 (1,3,1,3);

 

b1

(1, 2, 0, 2),

b2 (1, 2,1, 2),

b3 (3,1,3,1);

2)

a1 (2, 1, 0, 2),

a2 (3, 2,1, 0),

a3 (1, 1,1, 1);

 

b1 (3, 1, 1, 0),

b2 (0, 1, 2,3),

b3 (5, 2, 1,0);

3)

a1 (1, 2, 1, 2),

a2 ( 1, 0,1, 1),

a3 (3,1,1,1);

 

b1 ( 1, 2, 7, 3),

b2 (2,5, 6, 5),

b3 (3,3,1, 2);

4)

a1 (1,1,0,0),

a2 (1,0,0, 1),

a3 (1, 1,1, 1);

 

b1 (3, 3, 1,1),

b2 (5, 3,1,1),

b3 (3, 1,1,1);

5)

a1

(1, 2,1, 0),

a2 ( 1,1,1,1),

a3 (1,5, 2,1);

 

b1

(2, 1, 0, 1),

b2 (1, 1, 3, 7),

b3 (5, 3,3,5);

6)

a1

(1, 2, 1, 2),

a2 (3,1,1,1),

a3 ( 1,0,1, 1);

 

b1

(2,5, 6, 5),

b2 ( 1, 2, 7, 3),

b3 (3,3,1, 2);

7)

a1

(1,1,1,1),

a2 ( 1, 2, 0,1),

a3 (0, 1,1, 2);

 

b1

( 1, 1,1, 1),

b2 (2, 2, 0,1),

b3 (1,1, 1, 2);

8)

a1

(1, 2, 0,1),

a2 (1,1,1, 0),

a3 (3,7,1, 2);

 

b1

(1, 0,1, 0),

b2 (1,3, 0,1),

b3 (0, 3,1, 1);

9)

a1

(3,1, 3,1),

a2 (1, 1,1, 1),

a3 (1, 2,0, 2);

 

b1

(1,1,1,1),

b2 (1, 2,1, 2),

b3 (1,3,1,3);

10) a1 (1,1, 0, 0),

a2 (0,1,1, 0),

a3 (0,0,1,1);

 

b1 (1, 2,1, 2),

b2 (0, 2,1,1),

b3 (1,0,1,0);

11) a1 (1, 1, 1,1),

a2 (2, 2, 0, 0),

a3 (3, 1,1,1);

164

b1 (1,1,1,1),

b2 (1,1, 1, 1),

b3 (1, 1,1, 1);

12)

a1 (1, 2,0, 2),

a2 (1,1,0, 1),

a3 (1, 2,1,1);

b1 (1, 4, 1, 1),

b2 (1, 4, 4,8),

b3 (2,0,1, 1);

13)

a1 (1, 2, 1,1),

a2 (2,1, 0, 1),

a3 (3,3, 2,1);

b1 (1, 2, 4, 0),

b2 (1,1,1,1),

b3 (3, 1,1,1);

14)

a1 (2,1, 3, 2),

a2 (4, 2, 6, 2),

a3 (6,3, 9,3);

b1 (1, 0,1, 0),

b2 (0,1, 0,1),

b3 (1,1,1,1);

15)

a1 (1,1,1,1),

a2 (2,1,1, 0),

a3 (1,0,0, 1);

b1 (1, 2,3, 4),

b2 (0,1, 2, 3),

b3 (3,1,1, 1);

16)

a1 (1,1,1, 0),

a2 (1, 1, 1, 1),

a3 (2, 2,0, 1);

b1 (1,1, 5, 2),

b2 (1, 1, 0, 1),

b3 (2,0,5,1);

17)

a1 (0,3, 0,3),

a2 (1,1,1,1),

a3 (4, 2,3,5);

b1 (1,1,1, 2),

b2 (1, 0,1,1),

b3 (0,1,0,1);

18)

a1 (5, 1,15, 4),

a2 (2,5, 6, 5),

a3 ( 1, 2, 7, 3);

b1 (1,1,1, 3),

b2 (2,1, 2, 1),

b3 (1,0, 1,1);

19)

a1 (1, 2,1, 3),

a2 ( 1,8, 6, 5),

a3 (0,10, 5,8);

b1 (1, 4, 1,5),

b2 (3, 2, 6,3),

b3 (4, 2,5,8);

20)

a1 (1,1,1,1),

a2 (1,1,1, 3),

a3 (1, 2,1,3);

b1 (1,1, 2, 2),

b2 (1,1,1, 2),

b3 (3,3,3,3).

165

ЛИНЕЙНЫЕ ОПЕРАТОРЫ

ЗАДАЧА 83. Пусть x (x1, x2 , x3 ) 3 . Проверьте, являются

ли данные отображения A и B линейными операторами. В случае линейности найдите матрицу оператора в канониче-

ском базисе пространства 3 .

1)Ax (5x1 4x2 3x3, 2x1 x2 x3, x2 2x3 ) , Bx (x1 x2 3, x1 4x2 , x1 x3 ) ;

2)Ax (6x1 5x2 4x3, 3x1 2x2 , x3 ) ,

Bx (2x2 x3, x1 x2 1, x1 x3 ) ;

3)Ax (4x1 3x2 2x3, x1, x1 2x2 ) ,

Bx (x12 2x2 x3 , x1, x1 4x3 ) ;

4)Ax (3x1 2x2 x3, x1, 2x1 3x2 ) ,

Bx (x1 3x2 , x2 x3, x1 2) ;

5)Ax (x1, x2 3x3, 4x1 5x2 6x3 ) ,

Bx (4x1 x2 3x3 , x1 x22 , x3 ) ;

6)Ax (2x1 x2 , 2x3, 3x1 4x2 5x3) , Bx (2x2 x3, x1 3, x1 2x2 4x3 ) ;

7)Ax (2x1 x2 , x2 2x3, 3x1 4x2 5x3 ) , Bx (x1 x2 3x3, 4, x1 2x2 ) ;

8)Ax (x1, x1 2x2 3x3, 4x1 5x2 6x3) ,

Bx (x1, x2 x3 , x32 ) ;

9)Ax (3x1 2x2 x3, x2 , x1 2x2 3x3 ) ,

Bx (x1 5x2 2x3, x1 x3, 9) ;

166

10)Ax (2x1 x2 , x3, x1 2x2 3x3 ) ,

Bx (x1 4x2 x3, 3x1 2x2 x3, 1) ;

11)Ax ( 3x2 x3, x1 x3, x1 3x2 x3 ) , Bx (x1 2x2 x3, x1 2x2 x3, x1) ;

12)Ax (2x1, 5x1 x2 2x3, x2 4x3) , Bx (x1 5x2 x3,5, x1 5x3 ) ;

13)Ax (5x1 4x2 3x3, 2x1 x2 , x3 ) , Bx (x1 3x2 x3, x1 2x2 , 4x1 4) ;

14)Ax (4x1 3x2 2x3, x1, x2 2x3 ) ,

Bx (x2 1, x1 2x2 , 3x1 5x3 ) ;

15) Ax (3x1 2x3 x2 , x2 , x1 2x2 5x3 ) , Bx (x1 5x2 x3, x1 x2 2x3, x1 x2 7) ;

16)Ax (2x1 x2 , x3, 2x1 3x2 4x3 ) , Bx (x1 3x2 x3, 0, x1 5x2 1) ;

17)Ax (x1, x2 2x3, 3x1 4x2 5x3 ) ,

Bx (x1 x22 x3 , x2 x3 , x3 1) ;

18)Ax (3x1 2x2 x3, x3, x1 2x2 3x3 ) , Bx ( x1 x2 3x3, x2 , x1 2x2 3) ;

19)Ax (x2 2x3, 3x1 x3, 5x1 x2 x3 ) , Bx (x1 x2 x3, x2 x3, x2 x3 ) ;

20)Ax (x1 5x2 4x3, x1 2x2 3x3, 4x2 ) ,

Bx ( x12 2x2 x3, x1 x2 3x3, 0) .

167

ЗАДАЧА 84. Для линейного оператора из задачи 83 определите:

а) Является ли этот оператор обратимым? В случае положительного ответа найдите матрицу обратного оператора в ка-

ноническом базисе пространства 3 и укажите явный вид обратного оператора.

б) Найдите образ вектора x ( 1, 2, 3) .

в) Является ли вектор x (0,1, 2)

собственным вектором этого

оператора?

 

ЗАДАЧА 85. В пространстве 3

заданы два линейных опера-

тора A и B :

 

Ax (x2 x3, x1, x1 x3 ) ,

Bx (x2 , 2x3, x1) .

Найдите матрицу и явный вид следующего оператора:

1) 2 A 3B2 ;

2)

A 2AB ;

3)

AB 3A ;

4) 2B 3A2 ;

5)

A(2B A) ;

6)

BA 2A;

7)

A 3B2 ;

8)

B(2 A B) ;

9)

A(B 2 A) ;

10)

2( AB 2 A) ;

11)

B 2 A2 ;

12)

3A2 B ;

13)

2B A2 ;

14)

A(B A) ;

15)

B2 2 A ;

16)

B A B2 ;

17)

B( A B) ;

18)

A BA B ;

19)

3B 2 A2 ;

20)

2 A 2B2 .

168

ЗАДАЧА 86. Линейный оператор задан матрицей в базисе

B : e1 , e2 , e3 .

Найдите матрицу этого оператора

в

 

базисе

 

 

 

 

,

если известны разложения векторов

 

 

 

по

B : e1, e2

, e3

e1, e2

, e3

базису B (см. задачу 80).

 

1

2

0

 

1)

 

3

0

 

 

 

 

1

 

 

 

2

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

1

1

 

4)

 

1

3

 

 

 

 

1

 

 

 

0

1

0

 

 

 

 

 

 

 

0

2

1

 

7)

 

0

3

2

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

0

2

 

3

10)

 

4

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

2

1

2

 

 

 

 

 

 

 

2

1

2

 

13)

 

3

0

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

 

1

16)

 

0

1

 

 

 

 

1

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

0

 

2

19)

 

3

0

 

 

 

 

1

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0

 

3

2

2)

 

2

 

1

 

 

 

1

 

 

0

 

1

 

 

 

 

2

 

1

1

2

5)

 

0

2

 

 

1

 

 

1

1

 

 

 

0

 

1

0

1

8)

 

0

1

 

 

2

 

 

3

1

 

 

 

1

 

 

 

0

1

2

11)

 

4

0

 

 

1

 

 

 

1

2

 

 

 

 

1

 

 

1

1

0

14)

 

0

1

 

 

1

 

 

 

2

3

 

 

 

 

1

 

 

1

3

0

17)

 

2

1

 

 

1

 

 

 

0

2

 

 

 

 

1

 

 

2

0

1

20)

 

1

1

 

 

1

 

 

 

0

2

 

 

 

 

1

 

3

 

 

0

1

3)

 

1

1

 

 

 

0

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

1

0

6)

 

1

 

0

 

 

 

 

1

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

1

0

9)

 

3

 

 

0

4

 

 

 

 

 

 

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0

1

12)

 

3

0

2

 

 

 

 

 

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0

 

0

15)

 

1

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

2

 

1

0

18)

 

1

 

0

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

1

169

ЗАДАЧА 87. Найдите собственные значения и соответствующие им собственные векторы данной матрицы.

1)

7

2

 

 

15

 

 

 

 

4

 

3)

22

12

 

 

32

 

 

 

 

18

 

5)

 

 

7

2

 

 

15

 

 

 

 

4

 

7)

13

3

 

 

36

 

 

 

 

8

 

9)

12

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

13

 

11)

22

12

 

 

 

 

 

 

 

 

30

16

 

13)

3

4

 

 

12

 

 

 

 

 

11

 

15)

 

37

60

 

18

29

 

 

 

 

 

17)

53

40

 

 

60

 

 

 

 

 

45

 

19)

 

20

28

 

21

29

 

 

 

 

 

2)

 

 

6

 

3

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

4)

4

 

2

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

6)

22

 

6

 

 

 

 

84

23

 

 

 

 

 

 

 

 

8)

21

 

12

 

 

 

30

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

10)

 

13

 

10

 

15

12

 

 

 

 

 

12)

25

60

 

 

12

29

 

 

 

 

 

 

 

14)

23

75

 

 

10

32

 

 

 

 

 

 

 

16)

37

 

30

 

 

42

 

34

 

 

 

 

 

 

 

 

18)

36

40

 

24

 

26

 

 

 

 

 

 

13 6 20) 12 4

170