Линейная алгебра. В 2 частях. Ч.1. Учебно-методическое пособие
.pdf
Пример 5.1 (2) [1]
Для данной прямой ℓ: 2x y 1 0 и точки M (–1, 2) :
а) вычислить расстояние от точки до прямой;
б) написать уравнения прямых, проходящих через точку M перпендикулярно прямой ℓ и параллельно прямой ℓ.
Решение
(M , l) |
|
|
Ax1 By1 C |
|
|
, |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
A2 B2 |
|
|
|
|||||||||||
M (x1, y1), , ℓ: Ax By C 0, |
|
|
|
|||||||||||||||||
(M , l) |
|
|
2( 1) 1 2 1 |
|
|
|
|
|
2 2 1 |
|
|
|
1 |
. |
||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 1 |
5 |
|||||||||
|
|
|
22 12 |
|
|
|
||||||||||||||
Находим уравнение перпендикулярной прямой:
x 1 |
|
y 2 |
x 1 2 y 4 2y x 5 0 – |
|
2 |
|
|
||
|
1 |
|
||
это уравнение прямой, перпендикулярной ℓ. Объясните самостоятельно, как нашли это уравнение.
Находим уравнение параллельной прямой:
A(x x0 ) B( y y0 ) 0, 2(x 1) 1( y 2) 0,
2x 2 y 2 0,
y 2x 0 –
это уравнение прямой, параллельной ℓ. Объясните самостоятельно, как нашли это уравнение.
Пример 5.1 (3а) [1]
Даны вершины треугольника ABC . Найти:
1) уравнение прямой AB ;
71
2)уравнение высоты CD ;
3)длину высоты CD ;
4)угол между высотой CD и медианой BM ;
5)уравнение биссектрисы внутреннего угла при вершине A, если:
A (1, –2), B (5, 4), C (–2, 0). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Решение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1. Уравнение AB : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A (1, –2), |
B (5, 4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x x1 |
|
|
|
y y1 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
x |
|
|
|
y |
2 |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
x 1 |
|
|
y 2 |
|
6(x 1) 4( y 2) 3x 3 2 y 4 0, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
5 1 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
4 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
3x 2y 7 0 – уравнение AB. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
2. Уравнение CD : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
AB : 3x 2y 7 0 , C (2, 0), n (3, –2), |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 2 |
|
y 0 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2(x 2) 3y 3y 2x 4 0 – уравнение CD. |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. Длина CD : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
Ax1 By1 C |
|
|
|
|
|
|
3( 2) |
2 0 7 |
|
|
|
|
|
6 7 |
|
|
|
13 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
(C, AB) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13. |
||||||||||||
|
|
|
A2 B2 |
|
|
|
|
|
|
|
9 4 |
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
13 |
||||||||||||||||||||||
4. Угол между CD и медианой BM : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
CD : 3y 2x 4 0, |
A(1, –2), C( 2, 0), |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
M |
x1 x2 |
, |
y1 y2 |
|
|
1 2 |
, |
2 0 |
|
1 |
, –1 |
, |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
72
|
|
|
|
B(5, 4), |
x x1 |
|
y y1 |
, |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
x |
y |
2 |
y |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
x |
1 |
|
y 1 |
|
|
|
2x 1 |
|
|
y 1 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
, |
|
|
, |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
5 |
1 |
|
4 1 |
|
|
10 1 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5(2x 1) 11( y 1), |
10x 11y 5 11 0. |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
Медиана BM : |
|
10x 11y 6 0, |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
CD : |
n1 (2, 3), |
|
BM : |
n2 (10, –11), |
|
|
|
||||||||||||||||
cos |
n1 n2 |
|
|
|
20 33 |
|
|
|
|
13 |
|
1 |
. |
|||||||||||
|
|
4 9 |
100 121 |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
n |
|
n |
|
|
|
13 221 |
|
17 |
|
||||||||||||||
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Биссектриса угла A :
|
AB |
(5 1, |
|
4 2) (4, 6), |
AC |
( 3, 2), |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
16 36 |
2 |
|
13, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 4 |
|
13, |
|||||||||||||||||||||||||||
AB |
|
|
|
AC |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
a |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
2 |
|
|
, |
|
|
3 |
, |
||||||||||||||||||||||
AB |
|
|
|
|
, |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
0 |
|
|
AB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
13 |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
, |
|
|
|
2 |
|
, |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
AC |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
AC |
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
, |
|
|
5 |
, |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
S |
|
|
b |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A(1, –2), |
|
|
|
x 1 |
|
|
y 2 |
, |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
73
x 1 y 2 5(x 1) y 2 5x 5 y 2 5x y 3 0 –1 5
это уравнение биссектрисы
B
_ |
_ |
|
a0 |
S |
|
A |
s0 |
|
_ |
|
|
|
b0 |
|
|
|
C |
Пример 5.1 (5) [1] |
|
|
Прямая y kx 5 |
удалена от |
начала координат на расстояние |
d 5 . Найти k . |
|
|
|
(0,5) |
|
d |
d |
|
β |
α |
x |
d 5, k > 0, k < 0 два варианта. Ищем в виде
kx y 5 0,
74
d |
|
|
k 0 0 5 |
|
|
5, |
|||
|
|
||||||||
|
|
||||||||
|
|
k2 1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
5 |
|
|
5, |
||||||
|
|
|
|
k2 |
|
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
k2 1 |
5, |
||||
k2 1 5,
k2 4, k 2.
Пример 5.1 (10) [1]
Докажите, что прямые 24x 10y 39 0 и 12x 5y 26 0 параллельны, найдите расстояние между ними.
Решение
1. Прямые параллельны, так как координаты n1 и n2 пропорциональны.
2. Пусть |
y 0 24x |
39 x |
|
|
39 |
, |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
d |
|
Ax1 By1 C |
|
|
|
12x1 5y1 26 |
|
, |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
A2 B2 |
|
|
|
122 ( 5)2 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
12 |
|
|
39 |
|
|
|
39 |
52 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
24 |
26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
91 |
|
|
7 |
. |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
144 25 |
|
|
13 |
|
26 |
|
2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Пример 5.1 (12) [1]
Составить уравнение прямой, проходящей через точку M (8, 6) и отсекающей от координатного угла треугольник с площадью, равной 12.
75
Решение Вариант 1
Y
|
|
(8,6) |
|
S1 |
|
|
X |
|
O |
|
|
|
|
|
S1 8 6 48 , а S 12 искомая прямая так проходить не может. |
||
Вариант 2 |
|
|
|
Y |
|
|
|
M(8,6) |
O |
|
X |
|
|
|
Ищем в виде |
|
|
x |
|
y |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Имеем |
S |
|
|
ab |
|
12, |
a |
и |
b |
|
имеют |
разные |
знаки, значит, |
|||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
ab 24, |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
6 |
|
1, b |
24 |
|
8 |
|
6a |
1 |
|
8 |
|
a |
|
1, |
||||||||
|
|
|
b |
a |
a |
24 |
a |
|
||||||||||||||||||
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
||||||||||||
76
|
|
|
32 |
|
a 4 32 a2 4a, |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
a |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
a2 4a 32 0 a2 4a 32 0, |
|
||||||||||||
|
a1,2 |
4 |
16 |
128 |
|
4 12 |
|
a1 8, |
||||||
|
|
|
|
2 |
|
2 |
a |
2 |
|
4, |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
24 b |
24 3,b |
24 b |
|
24 6. |
|||||||||
1 |
a1 |
1 |
|
8 |
2 |
a2 |
2 |
|
|
4 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1) x8 3y 1 3x 8y 24 0 3x 8y 24 0;
2) |
x |
|
y |
1 6x 4 y 24 0 3x 2 y 12 0. |
|
4 |
6 |
||||
|
|
|
Домашнее задание 5.1: 3б, 6, 7, 8, 9, 11, 18.
77
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Ивлева А. М. Линейная алгебра, аналитическая геометрия / А. М. Ивлева, П. И. Прилуцкая, И. Д. Черных. – 5-е изд., испр. и доп. – Новосибирск :
Изд-во НГТУ, 2019. – 183 с.
2.Ивлева А. М. Готовимся к контрольной работе / А. М. Ивлева, Л. В. Ковалевская, И. Д. Черных. – 2-е изд. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2015. – 172 с.
3.Ивлева А. М. Решение задач по аналитической геометрии / А. М. Ивлева, О. Ю. Бреднихина, Д. Р. Ковальчук. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2020. – 58 с.
78
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Предисловие............................................................................................................. |
3 |
Глава 1. Методические указания............................................................................ |
4 |
Как работать преподавателям........................................................................... |
4 |
Как работать студентам................................................................................... |
11 |
Глава 2. Определители. Метод Крамера.............................................................. |
14 |
Определители................................................................................................... |
14 |
Метод Крамера................................................................................................. |
16 |
Практическое занятие...................................................................................... |
17 |
Глава 3. Комплексные числа................................................................................. |
22 |
Определение. Формулы. Действия................................................................. |
22 |
Практическое занятие...................................................................................... |
24 |
Глава 4. Матрицы и операции над ними. Обратная матрица............................. |
29 |
Матрицы............................................................................................................ |
29 |
Обратная матрица ............................................................................................ |
30 |
Ранг матрицы.................................................................................................... |
32 |
Практическое занятие...................................................................................... |
32 |
Глава 5. Системы линейных уравнений. Метод Гаусса.................................... |
40 |
Введение ........................................................................................................... |
40 |
Практическое занятие...................................................................................... |
40 |
Глава 6. Векторы. Скалярное произведение........................................................ |
50 |
Векторы............................................................................................................. |
50 |
Скалярное произведение................................................................................. |
51 |
Практическое занятие...................................................................................... |
52 |
Глава 7. Векторное и смешанное произведения ................................................. |
57 |
Векторное произведение ................................................................................. |
57 |
Смешанное произведение................................................................................ |
58 |
Практичекское занятие.................................................................................... |
59 |
Глава 8. Плоскость и прямая в пространстве...................................................... |
65 |
Практическое занятие...................................................................................... |
65 |
Глава 9. Прямая на плоскости............................................................................... |
70 |
Практическое занятие...................................................................................... |
70 |
Библиографический список.................................................................................. |
78 |
79 |
|
Бреднихина Ольга Юрьевна Ивлева Ася Михайловна
ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА
В ДВУХ ЧАСТЯХ
ЧАСТЬ 1
Учебно-методическое пособие
Редактор И.Л. Кескевич
Выпускающий редактор И.П. Брованова Дизайн обложки А.В. Ладыжская Компьютерная верстка Н.В. Гаврилова
Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)
Подписано в печать 25.02.2025. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. 4,65. Печ. л. 5,0. Изд. № 214/24. Заказ № 79
Цена договорная
Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета
630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
80
