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

Математика _1 семестр 2012 для ПИ1

.pdf
Скачиваний:
26
Добавлен:
13.03.2015
Размер:
425 Кб
Скачать
☆

10x

− 4x

 

≥18

 

 

6x1

1

2

 

 

 

 

+5x2 ≤107

;

4x

−9x

≤ −15

 

1

 

2

 

 

 

 

x

 

≥ 0, x

 

≥ 0

 

 

1

 

2

 

 

60. Найдите угловые точки выпуклого множества, заданного системой линейных ограничений:

 

 

8x1 −3x2 − x3 = 4

 

 

 

 

4x1 + 6x2 + x4

= 92

 

 

 

 

 

.

 

 

4x1 −9x2 + x5 = −28

 

 

 

 

 

x

≥ 0, x

≥ 0, x ≥ 0, x

4

≥ 0, x

≥ 0

 

1

2

3

 

5

61. Решите графическим способом задачу линейного программирова-

ния:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x +3y ≥18

 

 

5x + y ≥35

 

 

 

5x − y ≤ 24

 

 

 

7x − y ≥37

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

 

;

б)

 

 

;

2x + 4 y ≤ −12

2x −2 y ≤ −10

 

 

x ≥ 0, y ≥ 0

 

 

 

x ≥ 0, y ≥ 0

 

 

 

 

 

 

 

 

z =3y −2x → min(max)

 

z = −3x −3y → min(max)

 

 

 

5x + 2 y ≥ 45

 

 

 

 

 

 

 

8x −5y ≤31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

 

 

.

 

 

 

 

3x −7 y ≤ −55

 

 

 

 

 

 

x ≥ 0, y ≥ 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z= 2x + y → min(max)

62.Точки X1 = (2;3;4;5), X2 = (2;3;4;0), X3 = (2;3;0;0) составляют мно-

жество оптимальных вершин некоторой задачи линейного программи-

рования. Принадлежит ли точка X = (2;3;

7

;

5) множеству оптималь-

 

3

 

4

ных решений этой задачи?

63. Дана начальная симплекс таблица задачи линейного программирования на минимум

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

x2

x3

x4

x5

bi

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

1

0

0

1

1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

0

1

0

−1

1

9

 

2

 

 

 

 

 

 

x3

0

0

1

1

−1

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

0

0

0

6

8

6

 

 

 

 

 

 

 

 

. Решите задачу симплекс-методом.

64. Задача линейного программирования

 

 

 

6x

−5x

 

 

≥ −4

 

 

 

 

 

1

2

≤ −13

 

 

 

3x1 −8x2

 

Z =5x1

+ 4x2

+ 2 → min

 

3x

+3x

 

 

≤ 42

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

x

 

≥ 0, x

2

≥ 0

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

имеет решение Zmin

=15, Xmin = (1;2) . Составьте двойственную задачу и

найдите ее решение, используя теоремы двойственности.

65. Задача линейного программирования

 

 

 

 

8x −5x

 

 

≥9

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

5x1 −8x2 ≤ −9

Z = −2x1

−5x2

−2 → max

 

3x

+3x

≤57

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

x

≥ 0, x

 

≥ 0

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

имеет решение Zmax = −23 , Xmax = (3;3) . Составьте двойственную задачу и найдите ее решение, используя теоремы двойственности.

66. Областью допустимых решений задачи линейного программирова-

ния является пятиугольник с вершинами A1 (0;0), A2 (2;0),

A3 5aa++12 ; a 3+1 , A4 (0;2), A5 a 3+1; 5aa++12 . Найти все положительные значения параметра a , при которых максимальное значение целевой функции f =5x1 −5x2 + 4 достигается в точке A3 . В ответе указать наи-

меньшее целое значение параметра a .

32

ОБРАЗЦЫ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ БИЛЕТОВ

Вариант 1

1. Найдите значения параметра m , при которых система линейных уравнений

1

−2

−1

−8 x1

 

16

 

 

1

−1 3 −5

x

 

 

20

 

,

 

 

 

 

 

2

 

=

 

 

 

2

−5

−1

−18

 

 

 

40

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

−2 4 m 15

x4

 

−44

 

 

заданная в матричной форме, имеет бесконечное множество решений. Для найденных значений параметра укажите общее решение системы. 2. Составьте двойственную задачу для заданной задачи линейного программирования:

 

 

 

 

 

 

x +3x

+6x ≥5

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

 

 

 

 

 

x1 + x2 +9x3 ≤ 7

 

 

 

 

 

 

 

 

x ≥ 0,

x ≤ 0

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

 

 

 

Z =5x1 +3x2 + x3 −2 → max

 

 

 

1

3

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

3.

Вычислите

 

.

 

 

 

 

 

−

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Запишите формулы Крамера для линейной системы уравнений с тремя неизвестными. Решите по формулам Крамера систему уравне-

x + y = 6 ний: y + z = 6 .

z + x = 6

5. Найдите

собственные значения матриц C5 и C−1 , если

 

2

−2

 

C =

1

5

.

 

 

 

 

 

33

6.

Квадратичная форма f задана на пространстве R2

своей матрицей

 

 

1

2

 

A'

квадратичной

 

A =

2

1

в стандартном базисе. Найдите матрицу

 

 

 

 

 

формы

f

G

 

 

в базисе a1 = (1;1) , a2 = (−1;2) .

 

 

7.

При каких значениях параметра a точка C(5 + 2a;

11

;6) принадле-

 

 

 

 

 

5

 

жит отрезку [ AB], если A(7;3;6) и B(5;2;6) ?

 

 

8.

Докажите, что множество всех решений однородной системы ли-

нейных уравнений образует векторное пространство.

 

 

 

 

 

Вариант 2

 

 

1.

Найдите размерность пространства решений и фундаментальный

набор решений однородной системы линейных уравнений, записанной в матричной форме:

 

 

 

 

9

−2 14

3

x

 

0

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

18

−4 28 6

 

x2

=

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

−27 6 −42 −9

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

2.

Разложите векторы

a1 = (−6;9;9) ,

a2 = (−4;1;1) по базису, состав-

 

 

 

 

G

 

c2 = (1;−4;

−4) , c3 = (−2;3;1) .

ленному из векторов c1 = (1;1;0) ,

3.

Найдите число

Фробениуса и вектор Фробениуса неотрицательной

 

 

1

4

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

матрицы A =

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

При каких

 

значениях параметра

m

 

 

столбцы матрицы

34

 

1

−2

1

5

 

 

 

1

−1

2

2

 

 

A =

 

линейно зависимы?

 

−1

0

0

2

 

 

 

 

 

 

4

−6

m

7

 

 

5. Решите по формулам Крамера систему линейных уравнений:

(2 +3i)x −(3 −2i) y = −5 +12i(3 + 2i)x +(2 −3i) y =12 −5i

6. Составьте каноническое уравнение эллипса, для которого эксцен-

триситет равен

65

, а расстояние между фокусами равно 2 65 .

9

 

 

7. Найдите угловые точки выпуклого множества, заданного системой

линейных ограничений:

 

 

 

 

 

9x −6x ≥9

 

 

1

2

 

 

5x1 +5x2 ≤105

4x

−11x

≤ −21

 

1

2

 

 

 

x

≥ 0, x

 

≥ 0

 

1

2

 

8. Дайте определение базиса векторного пространства. Докажите однозначность разложения вектора по базису векторного пространства.

Вариант 3

1. Найдите размерность пространства решений и фундаментальный набор решений однородной системы линейных уравнений, записанной в матричной форме:

−9 7

5

6 x1

 

0

 

0

5

−7 −9

x

 

 

0

 

 

 

 

 

 

2

 

=

 

 

 

0

0

7

−9

 

 

 

0

 

 

x3

 

 

 

 

−27 21 15 18

x4

 

0

 

35

 

1

3

1

1

 

 

 

−3

−8

1

3

 

 

2. Из системы строк матрицы A =

 

выделите мак-

 

7

19

−1

−5

 

 

 

 

 

 

−4

−11

0

2

 

 

симальную линейно независимую подсистему и представьте остальные строки в виде линейных комбинаций выделенных.

 

−1

0

3

2

3

 

 

 

0

−1

−1

−1

0

 

 

 

 

3. Найдите определитель матрицы

 

0

1

2

−1

0

 

 

.

 

 

2

1

−2

3

0

 

 

 

3

0

3

−3

−2

 

 

 

 

4. Найдите матрицу A−1 методом элементарных преобразований, если

−1

2

−3

 

 

3

3

1

 

A =

.

 

1

1

−2

 

 

 

5.

При

каких

значениях

параметра

p

квадратичная форма

32x x

−16x x

+ 2 px x

+8x2

+8x2

+ 40x2 является положительно оп-

 

2

3

1

3

1

2

1

2

3

 

 

ределенной?

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Найдите точку A', симметричную точке

A(3;6) относительно пря-

мой, содержащей точки B(−2;3) и C(6;1) .

 

 

7.

Найдите угловые точки выпуклого множества, заданного системой

линейных ограничений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9x1 −6x2 − x3 = 6

 

 

 

 

 

 

 

 

4x1 + 4x2 + x4 = 76

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x1

−10x2 + x5 = −10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

≥ 0, x

≥ 0, x

≥ 0, x ≥

0, x

≥ 0

 

 

 

 

 

1

 

2

3

4

5

 

8.

Докажите теорему о связи общих решений неоднородной и одно-

родной систем линейных уравнений.

 

 

36

Вариант 4

G

1. Дополните до ортогонального базиса векторы a1 = (−3;−2;1) ,

G

a2 = (−2;−1;−8) и в полученном базисе найдите координаты вектора

G

x= (−3;0;1) .

2.Решите матричное уравнение:

−2

−3

 

0

0

3

 

 

−1 −1 0

 

0

1

1

 

 

−3

0

X

 

=

2 0 −2

.

 

 

 

2

−3

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Областью допустимых решений задачи линейного программирова-

ния

является пятиугольник с вершинами A1 (0;7), A2 (2;7),

A

 

5a + 2 ; 7a +10

 

,

A

 

3

 

;12a +9

 

,

A

(0;9). Найдите все поло-

 

 

 

 

 

 

3

a +1 a +1

 

4

 

 

a +1

 

5

 

 

 

 

 

 

a +1

 

 

 

 

жительные значения параметра a , при которых максимальное значение целевой функции f =5x1 −5x2 +1 достигается в точке A3 . В от-

вете укажите наименьшее целое значение параметра a .

4. В пространстве R3 действует линейное преобразование f по пра-

вилу: f (a;b;c) = (c;a +3b +c;a) . Найдите его собственные значения и

собственные векторы.

5.

Методом Лагранжа приведите к нормальному виду квадратичную

форму

f (x , x , x ) = 48x x

−10x x

−40x x

+ 25x2

+32x2

+17x2 . Вы-

 

 

 

 

 

1

2

 

3

 

2

3

1

3

1

2

1

 

2

 

 

3

 

 

разите нормальные координаты через исходные.

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

При

каких

значениях параметра

a прямые

l

:

x

=

y

=

z

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

9

 

9a

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l2 :

x −9

 

y −27

 

 

z −(a −6)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

параллельны, но не совпадают?

6a

 

54

 

 

 

6a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Составьте каноническое уравнение гиперболы, для которой эксцен-

триситет равен

 

10

, а расстояние между фокусами равно 2

10 .

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

8. Выведите формулу изменения матрицы линейного преобразования при замене базиса.

Вариант 5

1.Запишите квадратное уравнение с действительными коэффициентами, которое имеет корень 3 + 2i .

2.Решите систему матричных уравнений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

−4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X +5Y =

−30

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

58

−21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5X +

26Y =

−155

47

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. При

каких

 

значениях параметра

 

λ

ранг матрицы

 

4

4

 

8

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

8 −λ

2

8

12

 

 

 

 

 

 

 

 

A =

 

 

 

равен 4?

 

 

 

 

 

8

12

 

4

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

12

 

4

29 −λ2

 

 

 

 

 

 

 

4.

 

40

6 −m

имеет

При каких значениях параметра m матрица A =

16

−24

 

 

 

 

 

единственное действительное собственное значение? Найдите это собственное значение.

5.

При

каких

значениях

параметра

p квадратичная форма

 

28x x

+56x x

−7x2

−7x2

+ px2

является

отрицательно определен-

 

1

2

2

3

1

3

 

2

 

 

ной?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Найдите каноническое

уравнение прямой, содержащей медиану

 

AM треугольника ABC

с

вершинами

A(−2;−5;1) , B(4;−15;4) и

C(−8;25;6) .

 

 

 

 

 

 

 

7.

Решите графическим способом задачу линейного программирова-

ния:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38

2x +3y ≥19

3x −5y ≤19

, z =3x +5y → min(max)

x −8y ≥ −19x ≥ 0, y ≥ 0

8. Выведите формулу изменения матрицы квадратичной формы при замене базиса.

Вариант 6

1. Найдите общее решение системы линейных уравнений, заданной в матричной форме:

1

1

0

0 x1

 

−3

 

2

3

−3

0

x

 

 

−4

 

 

 

 

 

 

2

 

=

 

 

 

−1

0

−2

3

 

 

 

1

 

 

x3

 

 

 

 

−1

−7 15 −9

x4

 

3

 

2.

При каких

значениях

параметра

λ

векторы

G

= (λ;35;7) ,

a1

 

G

 

G

= (112;35;49)

образуют ортогональный базис про-

 

a2 = (λ;λ;42) ,

a3

странства R3 ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Решите матричное уравнение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−3 4 1

 

−6

 

8 −25

 

 

 

 

 

 

 

1 3

−3

 

 

−12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X =

−2 −17

 

 

 

 

 

 

 

2 −5

−3

 

 

4

−17 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0

0

 

4. Найдите собственные векторы матрицы

 

 

−3

−9

 

D = −3

, отве-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

6

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

чающие собственному значению λ =3 .

 

 

 

 

 

 

5.

Линейное преобразование

f

пространства R2 задано своей матри-

 

 

1 −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цей A =

3 1

в стандартном базисе. Найдите матрицу A' преобра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39

зования f

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

в базисе a1 = (3;1) , a2 = (1;−1) .

 

 

6. Найдите,

 

при

 

каких

 

значениях параметра

a

прямая

d :

x1 −1

=

x2 −3

 

=

x3 −1

=

x4 +8

в четырехмерном

пространстве

 

 

20 + 4a

 

 

a −2

32

 

 

4

 

 

 

ортогональна

 

 

 

 

гиперплоскости

Г: 8x1 + 4x3 + 4x4 (a +5) + x2 (8a +16) = 0.

7.Задача линейного программирования

 

8x

−5x

 

≥3

 

 

 

 

 

1

2

≤ −1

 

 

 

 

5x1 −6x2

 

Z

= 2x1

+ 4x2

+3 → min

 

3x

+ x

≤ 27

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

x ≥ 0, x

 

≥ 0

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

имеет решение Zmin

=9 ,

 

Xmin = (1;1) . Составьте двойственную задачу и

найдите ее решение, используя теоремы двойственности.

8. Дайте определение эллипса. Выведите каноническое уравнение эллипса.

Вариант 7

1. Решите систему линейных алгебраических уравнений методом Гаусса

x1 −2x2 + 2x3 +3x4 = −3−2x1 + x2 −4x3 −2x4 = 4−2x1 + 2x2 − x3 −2x4 =3

2x1 −3x2 + x3 + x4 = −6

2. Дополните

G

= (3;3;1) ,

до ортогонального базиса векторы a1

G

= (−1;3;−6)

и в полученном базисе найдите координаты вектора

a2

G

x= (2;−1;2) .

3.Решите матричное уравнение:

40