Линейная алгебра (60
..pdfГосударственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования города Москвы
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ИНДУСТРИИ ТУРИЗМА ИМЕНИ Ю.А.СЕНКЕВИЧА»
Линейная алгебра
Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения
по специальности 080100.62 «Экономика и управление» (4,5 года)
Москва, 2012 г.
Методические указания и контрольные задания составлены в соответствии с учебной программой
по дисциплине «Линейная алгебра» по специальности 080100.62 «Экономика и управление» (4,5 года)
доцент, к.ф.-м.н. Коровина Л.А. 30.08.2012 |
…………. |
2
Введение
Цель дисциплины «Линейная алгебра», важного раздела математики, состоит в получении студентами фундаментальных знаний и практических навыков по использованию средств линейной алгебры при построении математических моделей специальности «Экономика и управление».
Задачи курса
1)дать студентам представление о роли и месте математики в современном мире,
общности ее понятий и представлений;
2)ознакомить студентов с основами линейной алгебры, необходимыми для решения прикладных задач,
3)продемонстрировать эффективность применения изучаемых математических методов в туристической индустрии,
4)развить способности студентов к логическому и алгоритмическому мышлению,
5)привить навыки самостоятельного изучения литературы по данной дисциплине и ее приложениям.
Отсюда вытекает необходимость изучения:
1)элементов линейной алгебры,
2)элементов аналитической геометрии,
3)математической модели задачи линейного программирования,
4)основных задач линейного программирования и способов их решения.
Изложение и изучение данного курса опирается на базовые знания студентов, полученные ими в предшествующее время в школьном курсе математики. Из этого курса следует выделить свойства степеней и дробей, логарифмические и показательные функции, тригонометрию, геометрию, начала анализа. Студент должен знать основные понятия, свойства, формулы из этих разделов школьной математики и уметь использовать их при решении задач.
Требования к результатам освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: фундаментальные разделы линейной алгебры, необходимые для логического
осмысления и обработки информации в профессиональной деятельности;
уметь: применять математические методы при решении практических задач в
туристской деятельности;
3
владеть: знаниями и методами линейной алгебры; математическим аппаратом,
необходимым для профессиональной деятельности в туристской индустрии;
В процессе изучения курса студенты выполняют одну контрольную работу,
содержащую семь задач, и сдают экзамен по утверждённым в установленном порядке билетам.
Организационно – учебные нормы
Название контрольной точки |
Срок сдачи |
Срок проверки |
|
|
|
|
|
Первое задание – выполнить контрольную |
За одну неделю до |
В течение одной |
|
работу |
весенней сессии (не |
недели после |
|
позднее) |
сдачи |
||
|
|||
Второе задание – сдать экзамен |
Весенняя сессия |
|
|
|
|
|
Оформленные задания в рукописном виде на листах формата А4 или в тетради в клеточку сдавать на кафедру информационных технологий и математики (к. 208)
до указанного срока с записью в журнале контрольных заданий.
Тематический план изучения дисциплины, 1 семестр
|
|
Виды учебных занятий |
||
Тема |
|
|
|
|
|
Ауд. работа |
Самостоя- |
||
|
Всего |
|
|
тельные |
|
|
Лекции |
Семинар |
занятия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раздел 1. Элементы аналитической геометрии |
|
|||
|
|
|
|
|
Аналитическая геометрия на плоскости. Метод |
18 |
2 |
|
16 |
координат. Расстояние между двумя точками. |
|
|
|
|
Деление отрезка в данном отношении. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прямая на плоскости. Угловой коэффициент |
18 |
2 |
|
16 |
прямой. Уравнение первой степени. Угол между |
|
|
|
|
прямыми. Условия параллельности и |
|
|
|
|
перпендикулярности прямых. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раздел 2. Определители. Матрицы. Решение систем линейных уравнений |
|
|||
|
|
|
|
|
Определители второго и третьего порядка. |
18 |
2 |
|
16 |
Их свойства. Миноры и алгебраические |
|
|
|
|
дополнения. Методы вычисления определителей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение и исследование систем трех линейных |
18 |
2 |
|
16 |
уравнений с тремя неизвестными. Формулы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4
Крамера. Метод Гаусса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Матрицы. Действия над матрицами. Обратная |
18 |
2 |
|
16 |
матрица и ее вычисление. Решение системы |
|
|
|
|
линейных уравнений с помощью обратной |
|
|
|
|
матрицы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раздел 3. Элементы линейного программирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Геометрическая интерпретация систем линейных |
18 |
2 |
|
16 |
уравнений и неравенств. Графический метод |
|
|
|
Экз.36 |
решения задач линейного программирования для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двух переменных. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Всего часов: |
108 |
12 |
|
96 |
|
|
|
|
|
Задания для контрольной работы
Каждый студент должен решить 6 задач своего варианта. Номер варианта совпадает с последней цифрой учебного номера ( шифра ) студента. Например, для варианта №6 следует решить задачи №№ 6, 16, 26, 36, 46, 56; для варианта №0 следует решить задачи №№ 10, 20,
30, 40, 50, 60.
1–10. Даны вершины треугольника АВС.
Найти: 1) длину стороны АВ; 2) уравнения сторон АВ и АС и их угловые коэффициенты;
3) угол А в радианах; 4) уравнение высоты СD и ее длину; 5) уравнение окружности, для которой высота СD есть диаметр; 6) систему линейных неравенств, определяющих треугольник АВС.
1. |
А (–5; 0), |
В (7; 9), |
C (5; –5). |
2. |
A (–7; 2), |
B (5; 11), |
С (3; –3). |
3. |
А (–5; –3), |
В (7; 6), |
C (5; –8). |
4. |
А (–6; –2), |
В (6; 7), |
C (4; –7). |
5. |
А ( –8; –4), |
В (4; 5), |
C (2; –9). |
6. |
А (0; –1), |
В (12; 8), |
С (10; –6). |
7. |
А (–6; 1), |
В (6; 10), |
С (4; –4). |
8. |
А (–2; –4), |
В (10; 5), |
С (8; –9). |
9. |
А (–3; 0), |
В (9; 9), |
С (7; –5). |
10. А (–9; –2), |
В (3; 7), |
С (1; –7). |
5
11–20. Решить данную систему уравнений пользуясь формулами Крамера. Сделать проверку полученного решения.
5х 8 у z 9,
11.х 2 у 3z 1,2x 3y 2z 5.
3х 2 у z 5, 13. 2х 3у z 1,
2x y 3z 11.
х 3у 2z 3, 15. 2х 5 у 3z 4,
5x 6 y 2z 0.
х у 2z 1,
17.2х у 2z 4,4x y 4z 2.
3х |
у |
z 4, |
|
|
|
|
|
19. 2х 5 у 3z 17, |
|||
|
x |
у |
z 0. |
|
х 2 у z 4,
12.3х 5 у 3z 1,2х 7 у z 8.
х 2 у 4z 31,
14.5х у 2z 29,3x y z 10.
2х |
у |
z 4, |
16.3х 4 у 2z 11,3x 2 y 4z 11.
|
3х у |
|
5, |
|
|
|
z 0, |
18. 2х у |
|||
|
2x y |
4z 15. |
|
|
|||
|
х у |
|
z 2, |
|
|
|
|
20. 2х у 6z 1, |
|||
3x 2 y |
|
8. |
|
|
|
|
|
21–30. Систему уравнений записать в матричной форме и решить ее с помощью обратной матрицы. Сделать проверку полученного решения.
х у 3z 0,
21.3х 2 у 2z 1,х у 5z 2.
3х 2 у z 5,х 3у 2z 2,
5х 2 у 4z 7.23.
2х 4 у 3z 2,
25.х у 2z 0,3х 2 у z 5.
3х у 4z 2,
27.х 2 у 3z 7,5х 3у 2z 8.
2х 3у z 1, 22. х у 4z 0 ,
4х 5 у 3z 1.
х 4 у 2 5,
24.4х у 3z 3,2х 3у 4z 1.
х 2 у 3z 1,
26.2х 3у z 7,4х у 2z 0.
3х 3у 2z 4,
28.2х у 3z 1,х 2 у 5z 1.
6
4х у 3z 1, |
2х у 3z 1, |
|
|
|
х 2 у 5z 9, |
29. 3х 2 у 4z 8, |
30. |
|
|
|
|
2х 2 у 4z 0. |
4х 3у 2z 4. |
31–40. Решить систему уравнений методом Гаусса. Рекомендуется преобразования, связанные с последовательным исключением неизвестных, применять к расширенной матрице данной системы. Сделать проверку полученного решения.
|
х 2х х 3, |
|
х 2х |
5х |
|
1, |
||||
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
31. х1 х2 2х3 3, |
32. |
х1 х2 2х3 0, |
||||||||
2х 3х х 0. |
3х х 3х 1. |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
|
х х 2х 1, |
|
х х 3х |
2, |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
33. |
х1 2х2 3х3 0, |
34. 2х1 3х2 х3 3, |
||||||||
|
|
5х2 |
2х3 3. |
|
|
|
|
|
|
|
4х1 |
3х1 2х2 2х3 1. |
|||||||||
|
х 2х х 1, |
|
х 4х |
3х |
|
7, |
||||
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
35. 2х1 |
3х2 |
х3 4, |
36. |
х1 3х2 |
2х3 0, |
|||||
3х |
х 2х 1. |
2х |
5х |
2 |
х |
|
1. |
|||
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
|
3 |
|
||
|
х 2х х 1, |
|
х 2х х 1, |
|||||||
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
37. 2х1 |
3х2 |
х3 8, |
38. 2х1 3х2 |
2х3 3, |
||||||
х х 2х 1. |
2х |
х |
х |
2. |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
|
х 2х х 6, |
|
х 2х х 4, |
|||||||
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
2 |
|
3 |
|
|
39. 2х1 |
2х2 |
3х3 0, |
40. 2х1 х2 3х3 7, |
|||||||
2х х 2х 2. |
3х 3х 2х 1. |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
2 |
|
|
3 |
41–50. Даны координаты точек А, В, С и М.
Найти: 1) уравнение плоскости Q, проходящей через точки А, В и С; 2) канонические уравнения прямой, проходящей через точку М перпендикулярно плоскости Q; 3) точку пересечения полученной прямой с плоскостью Q; 4) расстояние от точки М до плоскости Q.
41. А ( - 3 ; - 2 ; - 4 ), В ( - 4 ; 2 ; - 7 ), С ( 5 ; 0 ; 3 ), М ( - 1 ; 3 ; 0 )
42. А ( 2 ; - 2 ; 1 ), В ( - 3 ; 0 ; - 5 ), С ( 0 ; - 2 ; - 1 ), М ( - 3 ; 4 ; 2 )
43. А ( 3 ; 6 ; - 2 ), В ( 0 ; 2 ; - 3 ), С ( 1 ; - 2 ; 0 ), М ( - 7 ; 6 ; 6 )
44. А ( 5 ; 4 ; 1 ), В ( - 1 ; - 2 ; - 2 ), С ( 3 ; - 2 ; 2 ), М ( - 5 ; 5 ; 4 )
45. А ( 1 ; - 4 ; 1 ), В ( 4 ; 4 ; 0 ), С ( -1 ; 2 ; - 4 ), М ( - 9 ; 7 ; 8 )
46. А ( 4 ; 6 ; - 1 ), В ( 7 ; 2 ; 4 ), С ( - 2 ; 0 ; - 4 ), М ( 3 ; 1 ; - 4 )
7
47. А ( 0 ; 6 ; - 5 ), В ( 8 ; 2 ; 5 ), С ( 2 ; 6 ; - 3 ), М ( 5 ; 0 ; - 6 )
48. А ( - 2 ; 4 ; - 6 ), В ( 0 ; - 6 ; 1 ), С ( 4 ; 2 ; 1 ), М ( 7 ; - 1 ; - 8 )
49. А ( - 4 ; - 2 ; - 5 ), В ( 1 ; 8 ; - 5 ), С ( 0 ; 4 ; - 4 ), М ( 9 ; - 2 ; - 10 )
50. А ( 3 ; 4 ; - 1 ), В ( 2 ; - 4 ; 2 ), С ( 5 ; 6 ; 0 ), М ( 11 ; - 3 ; - 12 )
51-60. Туристской фирме требуется не более а трехтонных автобусов и не более в пятитонных автобусов. Отпускная цена автобусов первой марки 20000 у.е., второй марки 40000 у.е. Туристская фирма может выделить для приобретения автобусов не более с у.е. Сколько следует приобрести автобусов каждой марки в отдельности, чтобы их общая (суммарная) грузоподъёмность была максимальной. Решить задачу графическим методом.
51. |
а = 11 |
в = 9 |
с = 460000 |
52. |
а = 12 |
в = 10 |
с = 520000 |
53. |
а = 13 |
в = 11 |
с = 580000 |
54. |
а = 14 |
в = 12 |
с = 640000 |
55. |
а = 15 |
в = 13 |
с = 700000 |
56. |
а = 16 |
в = 14 |
с = 760000 |
57. |
а = 17 |
в = 15 |
с = 820000 |
58. |
а = 18 |
в = 16 |
с = 880000 |
59. |
а = 19 |
в = 17 |
с = 940000 |
60. |
а = 20 |
в = 18 |
с = 1000000 |
Примечание: для контрольной работы следует взять тетрадь в клеточку; представлять рукописный вариант; условия задач переписывать; на титульном листе необходимо указать (можно в напечатанном виде) следующее: МГИИТ, контрольная работа по линейной алгебре студента ФИО заочного обучения (4,5 года), курс, группа, шифр (по зачётной книжке), номер варианта. Проверил: ФИО преподавателя.
Примеры решения и оформления заданий приведены в учебно-методическом пособии [6]
Критерии для оценки контрольной работы:
1.Наличие разумных пояснений к выполняемым пунктам задания
2.Указание используемых формул
3.Соблюдение рекомендованного алгоритма решения задания
4.Точность вычислений
5.Решение всех указанных задач.
8
Перечень вопросов для подготовки к экзамену
Часть 1
1.Декартовы координаты на плоскости. Координаты двух точек, симметричных относительно а) оси Ox, б) оси Oy, в) начала координат
2.Расстояние между двумя точками
3.Деление отрезка в данном отношении. Координаты середины отрезка
4.Определение линии на плоскости
5.Прямая на плоскости. Уравнение прямой с угловым коэффициентом
6.Общее уравнение прямой
7.Угол между прямыми
8.Условия параллельности и перпендикулярности прямых
9.Уравнение прямой, проходящей через заданную точку в заданном направлении
10.Уравнение прямой, проходящей через две заданные точки
11.Уравнение окружности
12.Определители второго порядка
13.Определители третьего порядка и их свойства. Миноры и алгебраические дополнения
14.Методы вычисления определителей третьего порядка
15.Решение систем двух линейных уравнений с двумя неизвестными методом Крамера
16.Решение систем трех линейных уравнений с тремя неизвестными методом Крамера
17.Матрицы. Сложение и умножение матриц
18.Обратная матрица и ее вычисление
19.Решение системы линейных уравнений с помощью обратной матрицы
20.Геометрическая интерпретация системы линейных неравенств
21.Графический метод решения задачи линейного программирования
22.Векторы. Действия над ними. Скалярное произведение векторов.
23.Общее уравнение плоскости и его исследование.
24.Уравнение плоскости, проходящей через три данные точки.
25.Условия параллельности и перпендикулярности плоскостей.
26.Расстояние от точки до плоскости.
9
27.Прямая в пространстве. Канонические уравнения прямой.
28.Условия параллельности и перпендикулярности прямой и плоскости.
Формат и содержание экзамена, критерии оценки.
Экзамен проводится в установленное расписанием время по утвержденным билетам. Билет содержит два теоретических вопроса и одно практическое задание. Практическое задание оформляется в письменном виде со всеми необходимыми комментариями по алгоритму решения. На теоретические вопросы студент отвечает устно. Для получения оценки «Отлично» необходимо правильно решить практическое задание, знать основные положения теоретических вопросов и уметь объяснить любую, предложенную преподавателем, задачу из контрольной работы студента. Для получения оценки «Хорошо» необходимо знать основные положения теоретических вопросов и уметь объяснить любую, предложенную преподавателем, задачу из контрольной работы студента. Для получения оценки «Удовлетворительно» необходимо уметь объяснить любую, предложенную преподавателем, задачу из контрольной работы
Перечень рекомендуемой литературы
Основная литература:
1.Солодовников А.С., Бабайцев В.А., Браилов А.В., Шандра И.Г. Математика в экономике (в двух частях) – М.: Финансы и статистика, 2005.
2.Шипачев В.С. Основы высшей математики. – М.: Высшая школа, 2006.
3.Краснов М.А. и др. Вся высшая математика (в шести томах). – М.: Эдиториал УРСС, 2000.
4.Кремер Н.Ш. и др. Высшая математика для экономистов. – М.: ЮНИТИ, 2002.
Дополнительная литература:
5.Кремер Н.Ш. и др. Практикум по высшей математике для экономистов. – М.: ЮНИТИ, 2002.
6.Коровина Л.А. Математика (Элементы аналитической геометрии, линейной алгебры и линейного программирования): Методическое пособие по изучению курса и выполнению расчетных работ для студентов. – М.: МАТГР, 2010.
10