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

Расчетные задания (Кузнецов) / 10-Линейная алгебра

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
09.02.2015
Размер:
308.62 Кб
Скачать

Задача 5. Пусть x =(x1, x2 , x3 ). Являются ли линейными следующие

преобразования:

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

5.1. Bx =(6 5x2 4x3 ,

3x1 2x2 x3 , x2 +2),

Cx =(x34 , 3x1 2x2 x3 , x2 +2x3 ).

Ax =(5x1 4x2 3x3 , 2x1 x2 , x2 +2),

5.2. Bx =(5x1 4x2 3x3 ,

0,

x24 +2x3 ),

Cx =(5x1 4x2 3x3 , 2x1 x2 , x2 +2x3 ).

Ax =(4x1 3x2 2x3 , x1, x1 +2x24 +3x3 ),

5.3. Bx =(4x1 3x2 2x3 ,

x1,

x1 +2x2 +3x3 ),

Cx =(4x1 3x2 2x3 , x1, x1 +2x2 +3).

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

5.4. Bx =(3x1 +2x2 + x3 ,

1,

2x1 3x2 4),

Cx =(3x1 +2x2 + x3 , x3 , 2x14 3x2 4x3 ).

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

5.5. Bx =(x1,

x1 2x2 3x3 ,

 

4x14 5x2 6x3 ),

Cx =(x1, x1 2x2 3x3 , 4x1 5x2 6x3 ).

Ax =(2x1 + x2 , x2 2x3 , 3x1 4x22 5x3 ),

5.6. Bx =(2x1 + x2 , x2 2x3 ,

3x1 4x2 5x3 ),

Cx =(2x1 + x2 , x2 2, 3x1 4x2 5).

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

5.7. Bx =(x1,

x1 +2x2 +3,

4x1 +5x2 +6),

Cx =(x1, x1 +2x2 +3x3 , 4x14 +5x2 +6x3 ).

Ax =(3x1 2x2 x3 , 1, x1 +2x2 +3),

5.8. Bx =(3x1

2x2

x3

,

0, x13 +2x2 +3x3 ),

Cx =(3x1 2x2 x3 ,

x3 , x1 +2x2 +3x3 ).

Ax =(2x1 x2

5.9. Bx =(2x1 x2

Cx =(2x1 x2

,x3 , x1 +2x2 +3x34 ),

,x3 , x1 +2x2 +3x3 ),

,1, x1 +2x2 +3).

Ax =(x3 , 2x1 +3x2 +4x3 , 5x1 +6x2 +7x3 ),

5.10. Bx =(x3 ,

2x1 +3x2 +4,

5x1 +6x2 +7),

Cx =(x3 , 0, 5x14 +6x2 +7x3 ).

Ax =(6x1 5x2 4x3 , 3x1 2x2 x3 , 0),

5.11. Bx =(6x1 5x2

4,

3x1 2x2 x3 , 0),

Cx =(6x1 5x2 4x3 , 3x1 2x2 x32 , 0).

Ax =(5x1 4x2 3, 2x1 x2 , x32 ),

5.12. Bx =(5x1 4x2

3x3 ,

2x1 x2 , 1),

Cx =(5x1 4x2 3x3 , 2x1 x2 , x3 ).

Ax =(4x1 3x2 2x3 , x12 , x2 +2x3 ),

5.13. Bx =(4x1 3x2

2x3 ,

x1,

x2 +2x3 ),

Cx =(4x1 3x2 2, x1, x2 +2).

Ax =(3x1 +2x2 + x3 , 0, x1 2x2 3x3 ),

5.14. Bx =(3x1 +2x2

+1, 0, x1 2x2 3),

Cx =(3x1 +2x2 + x3 , 0, x12 2x2 3x3 ).

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

5.15. Bx =(x1,

x22 2x3 ,

3x1 4x2 5),

Cx =(x1, x2 2x3 , 3x1 4x2 5x3 ).

Ax =(2x1 + x2 , x32 , 2x1 3x2 4x3 ),

5.16. Bx =(2x1

+ x2 ,

x3 ,

2x1 3x2 4x3 ),

Cx =(2x1 + x2 , x3 , 2x1 3x2 4).

Ax =(x1, x2 +2x3 , 3x1 +4x2 +5x3 ),

5.17. Bx =(x1,

x2 +2x3 ,

3x1 +4x2 +5),

Cx =(x1, x22 +2x3 , 3x1 +4x2 +5x3 ).

Ax =(3x1 2x2 1, 0, x1 +2x2 +3x3 ),

5.18. Bx =(3x12 2x2 x3 ,

0,

0),

 

Cx =(3x1 2x2 x3 , 0, x1 +2x2 +3x3 ).

Ax =(2x12 x2 , x3 , 2x2 +3x3 ),

5.19. Bx =(2x1 x2 ,

x3 ,

2x2 +3x3 ),

 

Cx =(2x1 x2 , x3 , 2x2 +3).

 

Ax =(0, x1 +2x2 +3x3 , 4x1 +5x2 +6x3 ),

5.20. Bx =(0,

x1 +2x2 +3x3 ,

4x1 +5x2 +6),

Cx =(0, x12 +2x2 +3x3 , 4x1 +5x2 +6x3 ).

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

5.21. Bx =(6x1 5x2 4,

3x1 2x2 x3 , x2 ),

Cx =(6x1 5x2 4x33 , 3x1 2x2 x3 , 0).

Ax =(5x1 4x2 3, 2x1 x2 , x1 +2x2 +3x3 ),

5.22. Bx =(5x1 4x2 3x33 ,

2x1 x2 ,

x1 +2x2 +3x3 ),

Cx =(5x1 4x2 3x3 , 2x1 x2 , x1 +2x2 +3x3 ).

Ax =(4x1 3x23 2x3 , x1 + x3 , 0),

5.23. Bx =(4x1 3x2 2x3 ,

x1 + x3 ,

2x1 +3x2 +4x3 ),

Cx =(4x1 3x2 2, x1 + x3 , 2x1 +3x2 +4x3 ).

Ax =(3x1 +4x2 +5x3 , 6x1 +7x2 +8x3 , 9x1 + x3 ),

5.24. Bx =(3x1 +4x2 +5,

6x1 +7x2 +8, 9x1 + x3 ),

Cx =(3x1 +4x2 +5x33 , 6x1 +7x2 +8x3 , 0).

Ax =(2x1 +3x2 +4, 5x1 +6x2 +7, 8x1 + x3 ),

5.25. Bx =(2x1 +3x2 +4x33 ,

5x1 +6x2 +7x3 ,

0),

Cx =(2x1 +3x2 +4x3 , 5x1 +6x2 +7x3 , 8x1 + x3 ).

Ax =(x13 + x3 , 2x1 +3x2 +4x3 , 0),

 

5.26. Bx =(x1 + x3 ,

2x1 +3x2 +4x3 ,

5x1 +6x2 +7x3 ),

Cx =(x1 +1, 2x1 +3x2 +4, 5x1 +6x2 +7x3 ).

Ax =(3x1 2x2 x3 , x2 +2x3 , 3x1 +4x2 +5x3 ),

5.27. Bx =(3x1 2x2 1,

x2 +2,

3x1 +4x2 +5x3 ),

Cx =(3x1 2x2 x33 , x2 +2x3 , 0).

 

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

5.28. Bx =(2x1 x23 ,

x1 +2x2 +3x3 ,

0),

 

Cx =(2x1 x2 , x1 +2x2 +3x3 , 4x1 +5x2 +6x3 ).

Ax =(x13 +2x2 +3x3 , 4x1 +5x2 +6x3 , 7x1 +8x2 ),

5.29. Bx =(x1 +2x2 +3x3 ,

4x1 +5x2 +6x3 ,

7x1 +8x2 ),

Cx =(x1 +2x2 +3, 4x1 +5x2 +6, 7x1 +8x2 ).

Ax =(x2 +2x3 , 3x1 +4x2 +5x3 , 6x1 +7x2 +8x3 ),

5.30. Bx =(x2 +2,

3x1 +4x2 +5,

6x1 +7x2 +8x3 ),

Cx =(x23 +2x3 , 3x1 +4x2 +5x3 , 6x1 +7x2 +8x3 ).

Ax =(x12 ,

x1 x3 ,

x2 + x3 ),

 

 

 

5.31. Bx =(1,

x1 x3 ,

x2 + x3 ),

 

 

 

Cx =(x1,

x1 x3 ,

x2 + x3 ).

 

 

 

Задача

6.

Пусть

x ={x1, x2 , x3},

Bx ={x2 , 2x3 ,

x1}. Найти:

 

6.1.ABx.

6.4.B4 x.

6.7.(A2 + B2 )x.

6.10. B(2A B)x.

6.13. (A B)2 x.

6.16. (3A2 + B)x.

6.19. (2B A2 )x.

6.22. (A(B + A))x.

6.25. 2(B +2A2 + B2 )x.

6.28. (B(A + B))x.

6.31. (B(2A + B))x.

6.2. A2 x.

6.5. B2 x.

6.8. (B2 + A)x.

6.11. A(2B A)x.

6.14. (B 2A2 )x.

6.17. (A2 + B)x.

6.20.B3 x.

6.23.(AB2 )x.

6.26. (B(A B))x.

6.29. (A + BA B)x.

Ax ={x2 x3 , x1, x1 + x3},

6.3. (A2 B)x.

6.6. (2A +3B2 )x.

6.9. BAx.

6.12. 2(AB +2A)x.

6.15. BA2 x.

6.18. (A2 B2 )x.

6.21. (B2 2A)x.

6.24. (A(B A))x.

6.27.(B A + B2 )x.

6.30.(3B +2A2 )x.

Задача 7. Найти матрицу в базисе (e,

e,

e), где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

 

 

 

 

 

 

e1′ = e1 e2 +e3 , e2′ = −e1 +e2 2e3 , e3′ = −e1 +2e2 +e3 ,

 

 

 

 

 

 

если она задана в базисе (e1, e2

, e3 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0 2

 

2

1 0

 

 

 

0

2

3

7.1.

 

3

1

0

 

7.2.

 

3

 

0

4

 

7.3.

 

4

1

0

 

 

.

 

 

.

 

.

 

 

1

1 2

 

 

 

1

 

1 2

 

 

 

2

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

0

 

 

2 0

1

 

 

 

0

3

2

7.4.

 

3

0

 

 

7.5.

 

3

0

2

 

7.6.

 

2

1

 

 

 

1 .

 

.

 

1 .

 

 

2

1

 

 

 

 

1 1

2

 

 

 

0

1 2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

0

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

7.7.

1 1 .

 

 

0

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

0

 

 

7.10.

 

0

 

1

1

 

 

 

 

.

 

 

2

 

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

1

 

 

7.13.

 

0

 

2

 

0

 

 

 

 

 

.

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

3

 

 

 

7.16.

 

1

 

0

1

 

 

 

 

 

.

 

 

 

2

 

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0

 

0

 

7.19.

 

1

 

1

1

 

 

 

.

 

 

1

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

1

 

7.22.

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1 .

 

 

1

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0

1

 

 

7.25.

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

1 .

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

1

 

0

 

 

7.28.

 

1

 

0

1

 

 

 

 

.

 

 

1

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

 

1

7.31.

 

1

0

 

 

 

 

 

1 .

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

1

 

2

1

2

 

 

 

 

0

 

3

0

2

 

 

 

 

4

7.8.

.

 

7.9.

 

1

0

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

1

 

 

 

3

7.11.

 

0

0

 

2

 

7.12.

 

1

 

 

.

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

1

 

1

 

2

 

 

 

1

7.14.

 

0

 

2

 

1

 

7.15.

 

2

 

 

 

.

 

 

 

1

1

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0

 

1

 

 

 

1

7.17.

 

0

1

 

2

 

7.18.

 

3

 

 

.

 

 

 

3

1

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

0

 

 

 

 

0

7.20.

 

1

1

1

 

 

7.21.

 

1

 

.

 

 

 

0

2

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

 

1

 

 

0

7.23.

 

0

 

2

 

 

 

7.24.

 

0

 

 

 

1 .

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

2

0

 

1

 

 

 

2

7.26.

 

1

1

 

1

 

7.27.

 

1

 

 

.

 

 

 

0

2

 

 

 

 

 

 

0

 

 

1

 

 

 

 

2

 

1

 

0

 

 

 

2

7.29.

 

0

 

1

 

 

 

 

7.30.

 

1

 

 

 

1 .

 

 

 

1

1

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

2

 

0

1

 

.

2

1

 

 

0

1

 

1

0

 

.

1

 

 

 

1

1 1

01 .

11

0

 

2

 

0

 

1 .

2

 

1

 

 

 

1

1

 

 

1

0

 

 

.

 

1

1

 

 

 

 

21

32 .

11

1

1

 

3

1

 

 

.

1

0

 

 

 

 

1

 

0

 

0

 

1

 

 

.

1

 

 

 

1

Задача 8. Доказать линейность, найти матрицу, область значений и ядро оператора:

8.1.проектирования на ось Оx ;

8.2.проектирования на плоскость z = 0 ;

8.3.проектирования на ось Oz ;

8.4.зеркального отражения относительно плоскости Oyz ;

8.5.проектирования на ось Oy ;

8.6.проектирования на плоскость y = 0;

8.7.зеркального отражения относительно плоскости x y = 0;

8.8.зеркального отражения относительно плоскости y + z = 0 ;

8.9.проектирования на плоскость y z = 0 ;

8.10. проектирования на плоскость y = 3x ;

8.11.проектирования на плоскость Oyz ;

8.12.зеркального отражения относительно плоскости x z = 0 ;

8.13.зеркального отражения относительно плоскости Oxy ;

8.14.поворота относительно оси Ox на угол π2 в положительном направлении;

8.15.проектирования на плоскость x y = 0;

8.16.проектирования на плоскость y + z = 0 ;

8.17.зеркального отражения относительно плоскости x + y = 0;

8.18.зеркального отражения относительно плоскости y z = 0 ;

8.19.проектирования на плоскость x + y = 0;

8.20.проектирования на плоскость x z = 0 ;

8.21.зеркального отражения относительно плоскости x + z = 0 ;

8.22.поворота относительно оси Oz в положительном направлении на угол π2 ;

8.23. проектирования на плоскость 3y + z = 0 ;

8.24.зеркального отражения относительно плоскости Oxz ;

8.25.поворота в положительном направлении относительно оси Oy на угол π2 ;

8.26.проектирования на плоскость x + z = 0 ;

8.27. проектирования на плоскость

y + 3z = 0 ;

8.28. проектирования на плоскость

3x + z = 0 ;

8.29. проектирования на плоскость 3x + y = 0 ;

8.30. поворота относительно оси Oz в положительном направлении на угол π4 ; 8.31. проектирования на плоскость x 3z = 0 ;

Задача 9. Найти собственные значения и собственные векторы матрицы.

 

 

4

 

2

1

 

9.1.

 

1

3

 

 

 

 

 

1 .

 

 

1

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

1

1

 

 

9.4.

 

0

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

1 .

 

 

 

0

 

1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0

 

1

 

 

9.7.

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1 .

 

 

 

1

0

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

1

1

 

9.10.

 

2

4

 

 

 

 

 

1 .

 

 

 

2 1

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

2

 

 

 

9.13.

 

0

 

3

 

0

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

0

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

6

6

 

 

 

9.16.

 

4

 

1

4

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

4

 

2

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

5

 

 

2

 

9.19.

 

 

 

 

.

 

3

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

9.2.11

6

9.5.11

2

9.8. 1

15

9.11. 2

25

9.14. 0

07

9.17. 2

2

3

9.20. 2

323

1 0

2 0 . 1 1

2 1 5 1 .

2 4

10

20 .

13

4

4

 

1

2

 

.

0

3

 

 

2

2

 

5

0

 

.

2

3

 

 

6

6

 

3

2

 

.

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

 

 

 

 

 

7

 

4

.

3

 

 

 

 

3

 

2

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

 

3

9.3.00

3

9.6. 2

24

9.9. 1

13

9.12. 2

27

9.15. 2

2

13

9.18.62

5

9.21.1

3

23

1 2

1

1

2

1

1

4

1

2 1 2

4 3 0

2

9

2

0

13

3 23

1

1 . 2

1 1 .

4

0

0 .

5

2

2.

5.2

2 56 .

0

43 . 11

3

 

19 3

2 3

 

2 3

 

9.22.

 

2

 

5

 

2

 

 

 

 

.

 

 

2 3 2 3

11 3

 

 

 

 

 

 

3

0

0

 

 

 

9.25.

 

1

2

 

 

 

 

 

1 .

 

 

 

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

2

 

9.28.

 

2 3

5 3

 

2 3

 

 

 

.

 

 

2 3

2 3

 

13 3

 

 

 

 

 

 

 

7

4 2

 

 

9.30.

 

2

5

2

 

 

 

.

 

 

 

0

0

9

 

 

 

 

 

 

 

4

1 1

 

 

 

2

1

1

 

9.23

 

2

3

2

 

9.24.

 

1

2

 

 

 

.

 

1 .

 

 

1

1 2

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

5 0 0

 

 

 

6

1 1

9.26.

 

1

4

 

 

9.27.

 

2

5

2

 

 

1 .

 

.

 

 

1

1 4

 

 

 

1

1 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 3

2 3

4 3

 

9.29.

 

0

 

1

0

 

 

 

.

 

 

2 3

2 3

7 3

 

 

 

 

 

 

4

3

3

 

 

9.31.

 

1

2

1

 

 

 

.

 

 

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

Задача 10. Привести квадратичную форму к каноническому виду методом Лагранжа.

10.1.x12 +4x1x2 +4x1x3 +4x2 x3 +4x32 .

10.2.4x12 +4x1x2 +8x1x3 3x22 +4x32 .

10.3.4x12 +8x1x2 +4x1x3 + x32 .

10.4.4x12 +8x1x2 +4x1x3 +3x22 2x32 .

10.5.x12 +4x1x2 +4x1x3 +3x22 +4x2 x3 + x32 .

10.6.x12 +4x1x2 +4x2 x3 + x32 .

10.7.x12 +2x1x2 +2x1x3 3x22 6x2 x3 2x32 .

10.8.x12 +4x1x2 +2x1x3 +3x22 +2x2 x3 + x32 .

10.9.x12 +4x1x3 x22 2x2 x3 +4x32 .

10.10.x12 +2x1x2 +2x1x3 + x32 .

10.11.x12 +4x1x2 +4x1x3 +8x22 +12x2 x3 +4x32 .

10.12.4x12 +4x1x2 +8x1x3 +5x22 +8x2 x3 +4x32 .

10.13.4x12 +8x1x2 +4x1x3 +8x22 +8x2 x3 + x32 .

10.14.4x12 +8x1x2 +4x1x3 +5x22 +8x2 x3 +4x32 .

10.15.x12 +4x1x2 +4x1x3 +5x22 +12x2 x3 +7x32 .

10.16.x12 +4x1x2 +4x1x3 +8x22 +16x2 x3 +7x32 .

10.17.x12 +2x1x2 +2x1x3 +5x22 +10x2 x3 +4x32 .

10.18.x12 +4x1x2 +2x1x3 +5x22 +6x2 x3 + x32 .

10.19.x12 +4x1x3 + x22 +2x2 x3 +4x32 .

10.20.x12 +2x1x2 +2x1x3 +2x22 +4x2 x3 + x32 .

10.21.x12 +4x1x2 +4x1x3 +4x2 x3 +2x32 .

10.22.4x12 +4x1x2 +4x1x3 3x22 +2x32 .

10.23.4x12 +8x1x2 +4x1x3 + x32 .

10.24.4x12 +8x1x2 +4x1x3 +3x22 4x32 .

10.25.x12 +4x1x2 +4x1x3 +3x22 +4x2 x3 x32 .

10.26.x12 +4x1x2 +4x1x3 x32 .

10.27.x12 +2x1x2 +2x1x3 3x22 6x2 x3 4x32 .

10.28.x12 +4x1x2 +2x1x3 +3x22 +2x2 x3 x32 .

10.29.x12 +4x1x2 x22 2x2 x3 +2x32 .

10.30.x12 +2x1x2 +2x1x3 x32 .

10.31.x12 +2x1x2 +2x1x3 +2x22 +4x2 x3 +3x32 .

Задача 11. Привести квадратичную форму к каноническому виду ортогональным преобразованием.

11.1.

4x2

3x2

+4x x

2

4x x +8x x .

 

2

3

 

1

 

1

3

2

3

11.2.

4x2

+4x2

+ x2

2x x +2

3x x .

 

1

2

3

 

 

1

2

 

2

3

11.3. 2x12 +2x22 +2x32 +8x1x2 +8x1x3 8x2 x3.