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

64. Выясните, являются ли данные системы векторов линейно зависимыми или линейно независимыми. Для каждой из них укажите какую-нибудь максимальную линейно независимую подсистему:

1)

(1, 2, 3) ,

(3, 6, 7) ;

 

2)

(4, 2, 6) , (6, 3, 9) ;

3)

(2, 3,1)

, (3, 1, 5) ,

(1, 4, 3) ;

4)

(5, 4, 3) , (3, 3, 2) , (8,1, 3) ;

5)(4, 5, 2, 6) , (2, 2,1, 3) , (6, 3, 3, 9) , (4, 1, 5, 6) ;

6)(1, 0, 0, 2, 5) , (0,1, 0, 3, 4) , (0, 0,1, 4, 7) , (2, 3, 4,11,12) .

65.Найдите все значения , при которых вектор b линейно выражается через векторы ai , если:

1)

a1 (2, 3, 5)

, a2

(3, 7,8) , a3

(1, 6,1) , b (7, 2, ) ;

2)

a1

(4, 4, 3) , a2

(7, 2,1) , a3

(4,1,6) ,

b (5, 9, ) ;

3)

a1

(3, 4, 2) , a2

(6,8, 7) , b (9,12, ) ;

 

4)

a1

(3, 2, 5)

, a2

(2, 4, 7) , a3

(5,6, ) ,

b (1, 3, 5) ;

5)

a1

(3, 2, 6) , a2

(5,1,3) , a3

(7,3,9) , b ( , 2, 5) .

66. Пусть ранг m n -матрицы A равен r . Являются ли столбцы матрицы A линейно зависимыми, если: а) r n ;

б) r n ?

67.Может ли ранг матрицы быть равен r , если: а) какие-то r ее столбцов линейно зависимы;

б) любые r столбцов матрицы линейно зависимы; в) какие-то r 1 столбцов линейно независимы?

68.Укажите верные утверждения. Определитель матрицы отличен от нуля, если:

1)строки матрицы линейно зависимы;

2)столбцы матрицы линейно зависимы;

3)ранг матрицы равен порядку матрицы;

4)ранг матрицы меньше порядка матрицы.

69.Верно ли, что если a , b , c - линейно независимые

векторы, то этим же свойством обладают векторы a b , b c , c a ?

21

 

 

70.

Какому условию должно удовлетворять число ,

чтобы

векторы a1 ( ,1, 0) , a2 (1, ,1) , a3

(0,1, ) про-

странства 3

были линейно зависимы?

 

 

 

 

 

 

 

СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ

 

 

 

71. Выясните, совместна ли система уравнений, пользу-

ясь теоремой Кронекера-Капелли:

 

 

 

 

 

 

 

4x

3x

 

3x

x

4

 

3x1

x2

 

x3

6

 

 

1

2

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

3x3

2x4

1

 

x1

5x2

 

x3

12

 

3x1

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

 

x2

 

 

x4

0

; 2)

2x1

4x2

 

 

6 ;

 

3x1

 

 

 

2x

x

 

3x

3

 

5x

4x

 

2x

x

3

 

 

 

 

 

 

1

2

 

3

 

 

 

1

2

 

3

4

 

 

5x

 

 

4x

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

3

 

 

x1

x2

 

x3

2x4

1

 

 

 

 

 

 

3)

 

x1

x2

 

2x3

x4

2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x

5x

 

8x

7x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

72. Решите системы уравнений по правилу Крамера:

1)

3x 4 y 6

;

 

 

2)

3x 5y 13

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x 4 y 18

 

 

 

 

2x 7 y 81

 

 

 

2x1

x2

x3

0

 

 

2x1

x2

 

3x3

3

3)

 

 

3x2

4x3

6 ;

 

4)

 

 

4x2

 

5x3

8 .

 

 

 

3x1

 

 

x

 

x

1

 

 

 

 

2x

 

7x

17

 

 

1

 

 

3

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

73. Решите системы уравнений матричным методом:

 

2x1

4x2

 

x3

3

 

 

4x1

2x2

 

x3

0

 

 

 

5x2

 

3x3

1 ;

 

 

 

 

2x2

 

x3

1 ;

1)

x1

 

 

2)

x1

 

 

x

x

 

x

1

 

 

 

 

x

 

x

3

 

 

1

2

 

3

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

2x1

x2

 

5x3

4

 

 

2x1

x2

 

 

1

 

 

 

x2

 

5x3

0 ;

 

 

 

 

2x2

 

x3

2 .

3)

3x1

 

 

4)

x1

 

 

5x

2x

 

13x

2

 

 

 

 

x

 

x

2

 

 

1

2

 

3

 

 

 

 

 

2

 

3

 

22

74. Решите системы уравнений методом Гаусса:

 

3x

2x

x

5

x

x

2x

x

4

 

 

1

2

3

 

 

1

2

3

4

 

1)

x1

x2

x3

0 ; 2) 2x1

x2

x3

2x4

1;

 

4x

x

5x

3

x

2x

2x

x

7

 

 

1

2

3

 

 

1

2

3

4

 

 

x

x

2x

0

2x

3x

5x

7x

1

 

 

1

2

3

 

 

1

2

3

4

 

3)

2x1

3x2

x3

2 ; 4)

4x1

6x2

2x3

3x4

2 ;

 

x

2x

x

5

2x

3x

11x

15x

1

 

 

1

2

3

 

 

1

2

3

4

 

 

3x

5x

2x

 

4x

2

2x

 

7x

3x

x

 

 

1

2

 

3

 

4

 

 

1

 

 

2

3

4

5)

7x1

4x2

x3

 

 

3x4

5 ; 6)

3x1

 

5x2

2x3

2x4

 

5x

7x

4x

 

6x

3

9x

 

4x

x

7x

 

 

1

2

 

3

 

4

 

 

1

 

 

2

3

4

 

3x1

4x2

x3

 

2x4

3

 

2x1

5x2

8x3

 

 

 

 

 

 

3x2

9x3

 

 

 

8x2

2x3

5x4

7 ; 8)

4x1

7)

6x1

 

2x

3x

5x

 

9x

12x

3x

10x

13

 

 

 

 

 

1

 

2

3

 

 

1

2

 

 

3

4

 

 

x

8x

7x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

3

 

2x1

3x2

11x3

5x4

2

 

 

 

 

 

x

x

 

 

5x

2x

1

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

9) 3x1

3x2

 

9x3

5x4

2 ;

 

 

 

 

2x

x

 

 

3x

2x

3

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

 

3x

4x

3

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

2x2

 

4x3

3x4

 

0

 

 

 

 

 

 

 

5x2

 

6x3

4x4

 

0

 

 

 

 

 

3x1

 

 

.

 

 

 

10)

4x

5x

 

2x

3x

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

3x

8x

 

24x

19x

 

0

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

6

4 ;

2

8

9

7 ;

12

23

75. Исследуйте систему и найдите общее решение в зависимости от значений параметра :

2x1

1) x1

x1

5x14x

2) 1

8x17x1

3x12x

3) 1

x14x1

x1

4) x1

x1

x2

x3

x4

2x2

x3

4x4

7x2

4x3

11x4

3x2

2x3

4x4

2x2

3x3

7x4

6x2

x3

5x4

3x2

7x3

17x4

2x2

5x3

4x4

3x2

6x3

8x4

6x2

9x3

20x4

x2

4x3

x4

x2

x3

1

x2

x3

1.

x2

x3

1

1

2 ;

3

1

9 ;

3

5

11;

2

76. Найдите фундаментальную систему решений и общее решение для следующих однородных систем:

 

x1

2x2

4x3

3x4

0

 

 

 

 

 

5x2

6x3

4x4

0

 

 

1)

3x1

;

 

 

4x

5x

2x

3x

0

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

 

 

 

 

3x

8x

24x

19x

0

 

 

 

 

1

2

3

4

 

 

 

 

3x1

2x2

x3

3x4

5x5

0

 

 

 

 

4x2

3x3

5x4

7x5

0

 

2)

6x1

;

 

 

6x2

5x3

7x4

9x5

0

 

9x1

 

 

3x

2x

 

4x

8x

0

 

 

 

1

2

 

4

5

 

 

24

 

3x1

5x2

2x3

 

 

 

7x2

5x3

3)

4x1

 

x

x

4x

 

 

 

1

2

3

 

2x

9x

6x

 

 

1

2

3

 

3x1

4x2

x3

 

 

 

7x2

x3

5)

5x1

 

4x

5x

2x

 

 

 

1

2

3

 

7x

10x

x

 

 

1

2

3

 

2x1

4x2

5x3

6)

 

 

6x2

4x3

3x1

 

4x

8x

17x

 

 

1

2

3

 

6x1

2x2

2x3

 

 

 

3x2

4x3

7)

9x1

 

6x

2x

6x

 

 

 

1

2

3

 

3x

x

4x

 

 

1

2

3

77. Известно, что

0

x1

x3

x5

0

x

x

x

0

 

0 ;

 

2

4

6

 

4) x1

x2

x5 x6

0 ;

0

x

x

x

0

0

 

2

3

6

0

 

x

x

x

 

 

1

4

5

 

2x4

3x5

 

0

 

 

3x4

4x5

 

0

 

 

x

5x

 

0 ;

 

 

4

5

 

 

 

 

6x4

5x5

 

0

 

 

3x4

0

 

 

 

 

2x4

0 ;

 

 

 

11x4

0

 

 

 

 

5x4

7x5

0

 

 

8x4

9x5

0

 

 

7x

x

0 .

 

 

4

5

 

 

 

 

4x4

x5

0

 

 

X1 (1, 1,0,0)

и X2 (0, 1, 2,1) обра-

зуют ФСР некоторой однородной системы линейных уравнений. Из скольких уравнений может состоять эта система? Приведите пример такой системы, состоящей из трех уравнений.

78. Найдите значения параметра , при которых система имеет ненулевые решения, и найдите эти решения:

 

2 x1

3x2

2x3

0

 

2x1

x2

3x3

0

 

 

x2

x3

0 ;

 

 

x2

7x3

0

1)

x1

2)

4x1

 

 

x2

4x3

0

 

 

x2

2x3

0

 

8x1

 

x1

25

79. Найдите общее решение неоднородной системы, используя фундаментальную систему решений соответствующей однородной системы:

 

2x1

x2

7x3

7x4

3

 

 

 

 

2x2

8x3

5x4

3 ;

 

1)

x1

 

 

x

x

5x

4x

2

 

 

 

1

2

3

4

 

 

 

2x1

x2

3x3

2x4

4x5

1

2)

 

 

2x2

5x3

x4

7x5

1 ;

4x1

 

2x

x

x

8x

2x

1

 

 

1

2

3

4

5

 

 

x

2x

2x

7x

0

 

 

 

1

2

3

4

 

 

3)

x1

2x2

x3

5x4

1 .

 

 

2x

4x

x

8x

3

 

 

 

1

2

3

4

 

 

80. Приведите примеры систем линейных уравнений, в которых одно из переменных: 1) не может быть включено ни в какую систему свободных неизвестных;

2)входит в любую систему свободных неизвестных;

3)входит в одну систему свободных неизвестных и не входит в какую-либо другую систему свободных неизвестных.

81.Дайте геометрическую интерпретацию для системы

трех линейных уравнений с тремя неизвестными над и множества ее решений при всех возможных значениях рангов основной и расширенной матриц.

82. Пусть

X1 ,

X 2 ,

X3 - произвольные решения неодно-

родной системы линейных уравнений. Докажите, что

 

1

 

X1

 

1

X 2

 

1

X3 ,

X1 X2 X3

3

 

 

 

3

3

 

- решения этой же системы уравнений. При каких условиях на

коэффициенты линейная комбинация 1X1 2 X2

k Xk

любых решений X1, X2 , , Xk неоднородной системы линейных уравнений снова будет решением этой системы?

26

83.Докажите, что если ранг основной матрицы однородной системы линейных уравнений на единицу меньше числа неизвестных, то любые два решения этой системы пропорциональны.

84.Пусть задана система линейных уравнений, в которой число уравнений на единицу больше числа неизвестных. Докажите, что если эта система совместна, то определитель

еерасширенной матрицы равен нулю.

СИСТЕМЫ ЛИНЕЙНЫХ НЕРАВЕНСТВ

85. Изобразите геометрически множество решений системы неравенств:

 

x 1 0

 

 

 

0

 

1)

y 1

;

 

 

 

x y

3 0

 

 

 

 

 

 

6x 7 y 42 0

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

y 0

 

4) z 0

;

 

 

x y 1 0

 

 

 

 

 

3x y 3z 0

 

x 0

 

 

 

 

 

 

y

2 0

 

2)

x

;

 

y

1

 

 

 

x

0

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

2x y 2

 

 

 

 

y

2

 

 

 

 

x

 

 

 

5) x 1

 

 

;

 

2x y 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y 0

 

x 2

3)

 

3y 3 ;

x

 

 

y 1 0

 

x

 

3x y 0

 

 

y 0

 

x

6)

2x y 6 .

 

x 2

 

 

 

3x y 4

86. Выясните, совместна ли данная система неравенств:

4x1

 

5x2

 

3,

 

 

 

7x2

 

 

2x1

 

1,

2x

 

x

 

2.

 

1

 

2

 

 

Задание выполните двумя способами: а) геометрически, б) используя критерий совместности.

27

87.Докажите, что данная система неравенств совместна,

инайдите решение, сводя ее к системе линейных уравнений:

 

x1 x2 x3 x4 1

 

 

x1

x2

х3

1,

 

 

 

 

2x1

2x2

x3

 

1,

 

1)

 

3x2

5x3 x4 2 ;

2)

 

.

2x1

 

х

х

х

 

0,

 

x 2x 3x x 6

 

 

 

 

 

1

2

3

 

 

 

 

1

2

3 4

 

 

x

x

x

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

 

 

88. Исследуйте совместность данной системы неравенств. Если система совместна, то найдите ее решение:

 

x1 x2 x3 4

 

 

 

 

x2

x3

2

 

1)

x1

;

 

x

x

x

2

 

 

 

 

1

 

2

 

3

 

 

 

 

x

x

 

x

 

2

 

 

 

 

1

2

3

 

 

x1 3x2 x3 0

2x

x

x

0

 

1

2

3

 

2) 4x1 7x2 4x3 0 .

2x 6x 4x 0

 

 

1

2

3

 

 

13x 19x 8x 1

 

 

1

2

3

89. Задайте множество точек плоскости, находящихся внутри и на сторонах треугольника с вершинами A( 4, 0) ,

B(1,5) , C(6, 0) , системой линейных неравенств. Решите эту

систему.

90. Решите систему неравенств, сводя ее к системе линейных уравнений. Изобразите геометрически область решений:

 

x y 3 0

 

x y 2 0

а)

 

0

б)

 

x y 3

x y 4 0

 

 

 

 

 

 

x 2 y 0

 

y 0

 

x 0

 

 

2x 3y 13 0

 

 

0

 

 

3x y 8

 

 

в)

 

0

г)

x y 6 0

 

x 2 y 6

 

 

 

 

 

 

4x y 19 0

x y 3 0

28

ОСНОВНЫЕ АЛГЕБРАИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ: ГРУППЫ, КОЛЬЦА, ПОЛЯ

91. Выясните, какие из следующих операций являются

бинарными:

 

 

1)

сложение (умножение, деление, вычитание) на множе-

 

 

стве

 

всех положительных действительных чисел;

 

 

 

 

 

2)

операция взятия среднего арифметического на множе-

 

 

стве

всех рациональных чисел;

 

 

 

 

 

3)операция сложения (умножения) на множестве натуральных чисел, меньших (больших) данного числа n ;

4)сложение (умножение) матриц на множестве всех невырожденных матриц n -го порядка;

5)сложение векторов на множестве всех векторов плоскости, выходящих из начала координат с концами в первой четверти (в первой и третьей четвертях).

92.Приведите пример бинарной операции, которая: а) ассоциативна, но не коммутативна; б) коммутативна, но не ассоциативна; в) ассоциативная и коммутативная.

93.Выясните, является ли бинарной операцией:

1)умножение рациональных чисел;

2)умножение иррациональных чисел;

3)вычитание натуральных чисел;

4)деление рациональных чисел;

5)деление во множестве рациональных чисел, отличных от нуля.

94.Выясните, какие из следующих операций являются

бинарными на множестве

 

{x

, x 0} положитель-

 

 

 

ных действительных чисел; укажите, какие из бинарных операций коммутативны, ассоциативны:

1)

a b

a b

; 2) a b

ab

; 3) a b a b 1; 4) a b ab2 .

 

 

 

2

 

a b

 

 

95. Является ли данная бинарная операция на множе-

стве натуральных чисел коммутативной? ассоциативной?

1)

x y x y ;

2) x y 5xy ;

3) x y x2 y2

29

96. Пусть на множестве 2 {(a, b) :

a, b } упорядо-

ченных пар действительных чисел определены две операции:

(a, b) (c, d ) (a c, b d ) ,

(a, b) (c, d ) (a, d ) .

Выясните, являются ли эти операции коммутативными, ассоциативными, лево(право) дистрибутивными одна относительно другой.

97.Сколько различных бинарных операций можно определить на множестве из n элементов? Сколько из них коммутативны?

98.Укажите, какие из следующих числовых множеств образуют аддитивную группу:

 

 

, 2

,

,

2

1,

,

,

\

,

{ 1, 0,1} .

 

 

 

99. Укажите, какие из следующих числовых множеств

образуют мультипликативную группу:

,

\ {0} ,

,

 

,

2

1,

,

\ {0} ,

\

, {1, 1} ,

{1, 2,

1

} ,

{2n , n }.

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100.

Докажите,

что множество матриц вида

a

b

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

a

 

где

a, b

и

a2 b2

0 ,

образует

группу относительно

матричного умножения. Будет ли эта группа абелевой?

101. Выясните, образует ли группу относительно операции умножения множество матриц вида:

1)

a

b

,

a, b , a2 b2 0 ;

2)

0

0

,

a, b ;

 

 

 

 

 

b

b

 

 

 

a

b

 

 

3)

a

0

,

a , a 0 ;

4)

a

a

,

a , a 0 ;

 

 

 

 

 

a

0

 

 

 

a

a

 

 

5)

a

2a

, a , a 0 ;

6)

a

b

,

a, b .

 

 

 

 

 

 

0

0

 

 

 

0

0

 

 

30

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]