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

3448

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
5.34 Mб
Скачать

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).

 

ЛИНЕЙНЫЕ ОПЕРАТОРЫ

ЗАДАЧА 86. Пусть

x (x , x , x )

3 . Проверьте, являются

 

 

1

2

3

 

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 ) ;

201

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) ;

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 ) ;

202

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) .

ЗАДАЧА 87. Для линейного оператора из задачи 86 определите:

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

каноническом базисе пространства 3 , сделайте провер-

ку. 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?

203

ЗАДАЧА 88. В пространстве

3 заданы два линейных опе-

ратора A и B :

 

Ax (x2 x3, x1, x1 x3 ) ,

Bx (x2 , 2x3, x1) .

Найдите матрицу и явный вид следующего оператора:

1)

2 A 3B2 ;

11)

B 2 A2 ;

2)

A 2AB ;

12)

3A2 B ;

3)

AB 3A ;

13)

2B A2 ;

4)

2B 3A2 ;

14)

A(B A) ;

5)

A(2B A) ;

15)

B2 2 A ;

6)

BA 2A;

16)

B A B2 ;

7)

A 3B2 ;

17)

B( A B) ;

8)

B(2 A B) ;

18)

A BA B ;

9)

A(B 2 A) ;

19)

3B 2 A2 ;

10) 2( AB 2 A) ;

20)

2 A 2B2 .

204

ЗАДАЧА 89. Линейный оператор задан матрицей в базисе

B : e1 , e2 , e3 .

Найдите матрицу этого оператора

в

базисе

B : e

, e

, e

,

если известны разложения векторов

e

, e

, e

по

1

2

3

 

 

1

 

2

3

 

базису B (см. задачу 83).

 

1

2

0

1)

 

3

0

 

 

1

 

 

2

1

 

 

 

1

 

0

3

2

2)

 

2

1

 

 

1

 

 

0

1

 

 

 

2

 

3

0

1

3)

 

1

1

 

 

0

 

 

2

1

 

 

 

1

 

 

2

1

1

4)

 

1

3

 

 

1

 

 

0

1

 

 

 

0

 

1

1

2

5)

 

0

2

 

 

1

 

 

1

1

 

 

 

0

 

 

2

1

0

6)

 

1

0

 

 

1

 

 

1

1

 

 

 

1

 

0

2

1

7)

 

0

3

 

 

2

 

 

1

1

 

 

 

1

 

1

 

0

1

 

8)

 

0

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

1

0

 

9)

 

3

 

0

4

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2

 

3

10)

 

4

 

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

2

11)

 

4

 

0

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

2

0

1

12)

 

3

0

2

 

 

 

 

 

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

2

 

13)

 

3

 

0

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1 0

14)0 1 12 3 1

 

 

2

0

0

15)

 

1

1

 

 

1

 

 

1

2

 

 

 

1

 

2

0

1

16)

 

0

1

 

 

1

 

 

1

1

 

 

 

1

 

1

3

0

17)

 

2

1

 

 

1

 

 

0

2

 

 

 

1

 

2

1

0

18)

 

1

0

 

 

1

 

 

1

1

 

 

 

1

 

1

0

2

19)

 

3

0

 

 

1

 

 

1

2

 

 

 

1

 

2

0

1

20)

 

1

1

 

 

1

 

 

0

 

 

 

 

2 1

205

ЗАДАЧА 90. 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

206

ЗАДАЧА 91. Найдите собственные значения и собственные векторы линейного оператора, заданного в некотором базисе данной матрицей. Приводима ли данная матрица к диагональному виду? В случае положительного ответа укажите соответствующий базис и выпишите вид матрицы в этом базисе.

 

 

4

2

1

 

 

 

 

 

 

1)

 

1

3

1

 

 

1

2

 

 

 

 

 

2

 

7

6

6

2)

 

4

1

4

 

 

 

 

 

4

2

5

 

 

 

 

 

 

5

1

1

3)

 

2

4

 

 

 

1

 

 

2

1

 

 

 

 

6

 

7

6

6

4)

 

2

3

2

 

 

 

 

 

2

2

3

 

 

 

 

 

 

6

2

1

5)

 

1

5

 

 

 

1

 

 

1

2

 

 

 

 

 

4

 

 

3

2

2

6)

 

2

1

2

 

 

 

 

 

2

2

3

 

 

 

 

 

 

3

1

1

7)

 

2

2

 

 

 

1

 

 

2

1

 

 

 

 

4

 

 

4

3

3

 

8)

 

1

2

 

 

 

1

 

 

 

1

1

 

 

 

 

2

 

 

 

4

1

1

9)

 

2

3

2

 

 

 

 

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

7

4

4

10)

 

2

3

2

 

 

 

 

 

 

2

0

5

 

 

 

 

 

 

 

6

1

1

11)

 

2

5

2

 

 

 

 

 

 

1

1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

1

12)

 

1

1

 

 

 

1

 

 

 

1

0

2

 

 

 

 

 

5 0 2

13)8 1 412 0 5

 

1

1

1

14)

 

4

1

2

 

 

 

 

 

8

4

 

 

 

 

1

 

 

3

12

4

15)

 

1

3

 

 

 

 

1

 

 

1

12

 

 

 

 

6

 

 

4

1

0

 

16)

 

1

4

0

 

 

 

 

 

 

 

1

1

5

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

 

3

17)

 

2

0

 

3

 

 

 

 

 

 

2

2

5

 

 

 

 

 

5

1

1

18)

 

0

4

 

 

 

1

 

 

0

1

 

 

 

 

4

 

5

6

2

 

19)

 

6

7

2

 

 

 

 

 

 

 

6

6

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

0

 

20)

 

1

2

0

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

1

 

207

ЕВКЛИДОВЫ ПРОСТРАНСТВА

ЗАДАЧА 92. Применяя процесс ортогонализации, постройте ортонормированный базис подпространства, порожденного

данными векторами пространства 4 .

1)

(1, 2, 2, 1),

(1,1, 5, 3),

(3, 2,8, 7);

2)

(1, 0, 2,1),

(2,1, 2, 3),

(0,1, 2,1);

3)

(1,1, 1, 2),

(5,8, 2, 3), (3, 9, 3,8);

4)

(1,1, 1, 2),

( 2,1, 5,11),

(0, 3, 3, 7);

5)

(1,1,1,1),

( 2, 0, 6,8), (3, 3, 1, 1);

6)

(1, 3, 0, 2),

 

(3, 7, 1, 2),

(2, 4, 1, 0);

7)

(1, 2, 2, 3),

( 1, 0, 1, 0),

(5, 3, 7,1);

8)

(1, 2, 3,10),

(3, 2,1, 2),

(5, 4, 3, 2);

9)

(1, 3,1, 2),

( 2,1,1, 2), (2,1, 0,1);

10)

(1, 2,1, 3),

(4,1,1,1),

(3,1,1, 0);

11)

(2,1, 3, 1),

(7, 4, 3, 3),

 

(5, 7, 7,8);

12)

(6, 7, 7,8),

(2,1, 3, 1),

(1,1, 6, 0);

13)

(1, 3, 3, 5), (1, 3, 5, 3),

(1, 5, 3, 3);

14)

(1, 0,1, 1),

(6, 0, 4, 5),

 

(3, 2, 5, 4);

15)

(1, 3, 2,1),

( 1, 7, 3, 2), (2, 2, 3,1);

16)

(1, 3, 4, 8),

(2,1, 3, 5),

(3, 2,1, 3);

17)

(2, 2, 2, 2),

(3, 1, 1, 3),

(2, 2, 0, 4);

18)

(2, 3, 4, 6),

(1,8, 2, 16), (3,11, 4, 7);

19)

(3, 3, 3, 9), (1,1, 1, 2),

( 2,1, 5,11);

20)

(1, 1,1, 1), (4, 2, 4, 2),

(2, 7, 2, 5).

208

ЗАДАЧА 93. Пусть подпространство L пространства

5

 

порождено данными

векторами a1, a2 , a3 . Найдите базис

ортогонального дополнения L подпространства L .

 

1)

a1 (1, 4, 2, 0,3),

a2 (2, 7, 4,1, 0),

a3 (1, 3, 2,1, 3);

 

2)

a1 (1, 5,3, 4, 0),

a2 (2, 9, 2, 0,1),

a3 (1, 4, 1, 4,1);

3)

a1 (1,1, 4, 0, 2),

a2 (3, 4,1,3, 0),

a3 (2,3, 3,3, 2);

 

4)

a1 (1, 1, 4, 3, 0),

a2 (3, 2,1, 0, 2),

a3 (2, 1, 3, 3, 2);

5)

a1 (1, 3, 4, 0,3),

a2 (3, 8,1, 2, 0),

a3 (2, 5, 3, 2, 3);

 

6)

a1 (1, 1, 3, 4, 0),

a2 (4, 3,1, 0, 2),

a3 (3, 2, 2, 4, 2);

7)

a1 (1, 2,3, 0, 4),

a2 (4, 7, 2, 4, 0),

a3 (3, 5, 1, 4, 4);

8)

a1 (1,1, 3, 4, 0),

a2 (4,5, 2, 0, 1),

a3 (3, 4,1, 4, 1);

 

9)

a1 (1,3, 1, 0, 2),

a2 (2, 7, 4, 3, 0),

a3 (1, 4, 3, 3, 2);

 

10)

a1 (1, 2, 2,3, 0),

a2 (2, 3,1, 0, 4),

a3 (3, 5,3,3, 4);

 

11)

a1 (1, 2, 2, 0,3),

a2 (3, 5,1, 4, 0),

a3 (2, 3, 1, 4, 3);

 

12)

a1 (1, 3,1, 2, 0),

a2 (2, 5, 4, 0,3),

a3 (1, 2,3, 2,3);

 

13)

a1 (1, 4, 2, 0, 3),

a2 (2,9, 1, 4, 0),

a3 (1,5,1, 4,3);

 

14)

a1 (1, 1,1, 2,1),

a2 (1,1, 2, 1, 2),

a3 (1, 3, 4, 3,0);

 

15)

a1 (1, 2, 3,1, 1),

a2 (1,1,1, 2,1),

a3 (2, 1, 2,3,0);

 

16)

a1 (3, 2, 2, 1, 4),

a2 (7, 5, 3, 2,1),

a3 (1,1,1,0, 7);

 

17)

a1 (1, 2,5, 2, 1),

a2 (1,1,1, 1, 1),

a3 (2,1, 2, 1, 2);

18)

a1 ( 1, 0,1, 2,1),

a2 (2, 3,1, 1, 4),

a3 (1,1, 2, 3, 3);

19)

a1 (1, 2,1, 2,5),

a2 (2,3, 0,1, 6),

a3 (3,1, 7, 9, 5);

20)

a1 (1, 0, 5, 4, 1),

a2 (1, 2,1,8,1),

a3 (1, 1, 8, 2, 2).

209

ЗАДАЧА 94. Пусть линейный оператор A задан в некото-

ром ортонормированном базисе пространства 3 . Выясните, будет ли данный оператор:

а) симметрическим, б) ортогональным.

1)

Ax (

1

 

 

 

x

2

 

x ,

 

 

1

 

 

 

x

2

 

 

 

x , x ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

 

 

 

 

 

 

3

 

1

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

2)

Ax (x ,

1

 

 

 

 

x

1

 

 

 

x ,

 

 

 

 

1

 

 

 

 

x

1

 

 

 

x ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

3

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

2

3

 

3)

Ax (

2

 

 

 

x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

x

1

x ) ;

 

 

 

 

x , 5x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

5

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

3

4)

Ax (

1

 

 

x

2

 

x , x ,

 

 

 

 

1

 

 

 

 

x

2

 

 

 

x ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

2

 

 

5)

Ax (

1

 

x

2

 

x , x ,

 

 

 

 

1

 

 

 

 

x

2

 

 

x ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

3

 

 

6)

Ax (

1

 

x

1

 

x ,

1

 

 

 

 

 

 

x ,

 

 

 

 

1

 

 

 

x ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7)

Ax (x ,

 

3

 

x

2

 

x ,

 

 

 

 

 

3

x

2

 

 

 

x ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

7

 

 

 

 

3

 

 

7

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8)

Ax (

1

x

 

2

 

x ,

 

1

 

x ,

 

 

 

1

 

x

2

x ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

3

3

9)

Ax (x ,

2

 

x

1

 

x ,

 

 

 

 

2

 

x

1

 

 

x ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

3

 

 

5

 

2

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

3

 

10) Ax (x ,

 

 

1

 

x

2

x

, -

1

 

 

x

 

2

x ) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

3

2

6

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

3

210

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]