Alg_1_-1
.pdf21
4.9.Что такое ранг системы векторов, что такое максимальная линейно независимая подсистема? Как связаны ранги двух систем векторов, одна из которых линейно выражается через другую? Что происходит с рангом системы векторов при выполнении элементарных преобразований?
4.10.Что называется базисом n-мерного линейного простран-
ства? Приведите примеры. Как определяются координаты вектора в данном базисе? Как выражаются линейные операции над векторами в координатах?
4.11. Что такое полная система векторов в линейном пространстве? Сформулируйте теорему об эквивалентном описании базиса как линейно независимой полной системы векторов.
4.12. Что является базисом линейной оболочки системы векторов и какова ее размерность?
4.13. Привести пример одномерного и двухмерного подпространств в пространстве: а) R3 ; á) M23 ; â) P3.
ТИПОВОЙ РАСЧЕТ •2 Теоретические упражнения
1. Доказать утверждения о связи решений однородной и неоднородной систем линейных уравнений:
а) разность двух решений неоднородной системы является решением однородной системы; б) сумма решений неоднородной и однородной систем является ре-
шением неоднородной системы;
в) общее решение неоднородной системы имеет вид X = X0+X÷, ãäå
Xч частное решение неоднородной системы, X0 общее решение
однородной системы; г*) каков геометрический смысл последнего утверждения для си-
стемы уравнений с тремя неизвестными?
2. Доказать, что для любых различных чисел x1, x2, x3 и любых чисел y1, y2, y3 существует, причем единственный, многочлен y =
f(x) степени не больше 2, для которого f(xi) = yi, i = 1, 2, 3. Когда степень этого многочлена меньше 2, равна 1, равна 0?
22
3. Пусть A прямоугольная матрица. Докажите, что r(A) = 1 , A = B ¢ C, ãäå B вектор-столбец, C вектор-строка (r(A) ранг матрицы A; матрицы B, C ненулевые).
4. Пусть A прямоугольная матрица. Докажите, что всякое элементарное преобразование строк матрицы A можно представить в виде умножения матрицы A слева на некоторую матрицу X, а всякое элементарное преобразование столбцов матрицы A в виде умножения матрицы A справа на некоторую матрицу Y .
5. Действие оператора ^  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	A â n-мерном пространстве задается фор-  | 
|||||
мулой преобразования координат векторов в некотором базисе:  | 
||||||||
  | 
	
  | 
	y1  | 
	1  | 
	a11 ::: a1n  | 
	x1  | 
	1:  | 
||
  | 
	y¹ = Ax^¹  | 
	0 :::  | 
	= 0 :::  | 
	:::  | 
	:::  | 
	10 :::  | 
||
Доказать, что ^  | 
	, @ yn  | 
	A  | 
	@ an1  | 
	:::  | 
	ann  | 
	A@ xn  | 
	A  | 
|
базисе.  | 
	A линейный оператор и найти его матрицу в этом  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
6. Пусть ^  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	A линейный оператор. Доказать, что если fx¹1; : : : ; x¹ng  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	^  | 
	^  | 
	
  | 
линейно зависимая система, то система fAx¹1; :::; Ax¹ng тоже линей-  | 
||||||||
но зависима. Верно ли обратное?  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||
7. Доказать, что матрицы оператора в двух разных базисах сов-  | 
|||||||
падают тогда и только тогда, когда матрица оператора в одном  | 
|||||||
базисе перестановочна с матрицей перехода от этого базиса ко вто-  | 
|||||||
ðîìó.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
8. Является ли оператор дифференцирования невырожденным  | 
|||||||
в линейном пространстве L: à) L = Pn; á) L = L[cos t; sin t]?  | 
	
  | 
||||||
9*. В пространстве всех многочленов заданы операторы ^ è ^  | 
|||||||
A^(a0 + a1t + : : : + antn) = a1 + a2t + : : : + antn¡1;  | 
	A  | 
	B:  | 
|||||
  | 
	
  | 
||||||
^  | 
	
  | 
	n  | 
	
  | 
	2  | 
	n+1  | 
	:  | 
	
  | 
B(a0 + a1t + : : : + ant  | 
	
  | 
	) = a0t + a1t + : : : + ant  | 
	
  | 
||||
Доказать линейность операторов и проверить, что ^ ^  | 
	^, ^ ^  | 
	^  | 
|||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	AB = I BA 6= I.  | 
|||
10. Пусть x;¹ y¹  | 
	собственные векторы оператора  | 
	^  | 
	
  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	A, отвечающие  | 
|||
различным собственным значениям. Доказать, что вектор z¹ = x¹ + y¹
не является собственным вектором этого оператора.
11. Матрица A удовлетворяет условию A2 = I. Докажите, что
всякая подобная ей матрица обладает тем же свойством. Что можно сказать о собственных числах матрицы A? Приведите пример такой
недиагональной матрицы.
23
12. Ненулевая матрица A удовлетворяет условию A2 = 0. Ïîêà-
зать, что любая подобная ей матрица удовлетворяет этому условию. Диагонализуема ли матрица A? Каковы ее собственные значения?
Привести пример такой матрицы.
13. Функция B(¹x; y¹) задается через координаты векторов в некотором базисе n-мерного пространства по формуле:
  | 
	
  | 
	b11  | 
	:::  | 
	b1n  | 
	
  | 
	y1  | 
	A  | 
	
  | 
  | 
	@ bn1  | 
	:::  | 
	bnn  | 
	A@ yn  | 
	
  | 
|||
B(¹x; y¹) = (x1; :::; xn)  | 
	0  | 
	:::  | 
	:::  | 
	:::  | 
	10  | 
	:::  | 
	1  | 
	:  | 
Доказать, что B(¹x; y¹) билинейная форма; найти ее матрицу в этом
базисе.
14. Доказать, что симметричная билинейная форма
значно восстанавливается по порожденной ею квадратичной форме
'(¹x) по формуле: B(¹x; y¹) = ['(¹x + y¹) ¡ '(¹x) ¡ '(¹y)]=2.
15. Доказать, что если ненулевые векторы евклидова пространства x¹1; :::; x¹n попарно ортогональны, то они линейно независимы.
16. Доказать, что в евклидовом пространстве справедливо неравенство треугольника: kx¹ + y¹k · kx¹k+ ky¹k. Когда оно превращается
в равенство?  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
17*. Доказать, что если ^  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	A линейный оператор в n-мерном про-  | 
||
странстве, имеющий n  | 
	различных собственных значений, и  | 
	^ ^  | 
	
  | 
|
  | 
	AB =  | 
|||
^ ^, òî  | 
	^  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
BA  | 
	B обладает базисом из собственных векторов.  | 
	
  | 
	
  | 
|
18*. Пусть линейный оператор ^ удовлетворяет условию ^2  | 
	¡  | 
|||
  | 
	
  | 
	A  | 
	A  | 
|
^ ^ ^. Доказать, что ^ обратим, и выразить ^¡1 через ^
A + I = 0 A A A.
19*. Пусть C невырожденная матрица. Доказать, что квад-
ратичная форма, заданная в некотором базисе матрицей B = CT C  | 
|||
(см. упр.10), положительно определена.  | 
	
  | 
||
20*. Пусть ^ è ^  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	A B линейные операторы в конечномерном про-  | 
||
странстве L  | 
	такие, что  | 
	^ ^ ^. Доказать, что  | 
	^  | 
  | 
	AB = I  | 
	A обратим, и найти  | 
|
^¡1. (Указание: вопрос сводится к аналогичному вопросу для квад-
A
ратных матриц.) Верно ли аналогичное утверждение в бесконечномерном пространстве?
Практические задания Задача 1. Найти фундаментальную систему решений и общее
решение однородной системы уравнений.
24
  | 
	
  | 
|
• âàð.  | 
	Система уравнений  | 
|
  | 
	x1 + 2x2 + 4x3 ¡ 3x4 = 0  | 
|
1, 20  | 
	3x1 + 5x2 + 6x3 ¡ 4x4 = 0  | 
|
  | 
	4x1 + 5x2 ¡ 2x3 + 3x4 = 0  | 
|
  | 
	3x1 + 8x2 + 24x3 ¡ 19x4 = 0  | 
|
  | 
	2x1 ¡ 4x2 + 5x3 + 3x4 = 0  | 
|
2, 21  | 
	3x1 ¡ 6x2 + 4x3 + 2x4 = 0  | 
|
  | 
	4x1 ¡ 8x2 + 17x3 + 11x4 = 0  | 
|
  | 
	5x1 ¡ 10x2 + 9x3 + 5x4 = 0  | 
|
  | 
	3x1 + 2x2 + x3 + 3x4 + 5x5 = 0  | 
|
3, 22  | 
	6x1 + 4x2 + 3x3 + 5x4 + 7x5 = 0  | 
|
9x1 + 6x2 + 5x3 + 7x4 + 9x5 = 0  | 
||
  | 
||
  | 
	3x1 + 2x2 + 4x3 + 8x4 + 8x5 = 0  | 
|
  | 
	6x1 ¡ 2x2 + 2x3 + 5x4 + 7x5 = 0  | 
|
4, 23  | 
	9x1 ¡ 3x2 + 4x3 + 8x4 + 9x5 = 0  | 
|
  | 
	6x1 ¡ 2x2 + 6x3 + 7x4 + x5 = 0  | 
|
  | 
	3x1 ¡ x2 + 4x3 + 4x4 ¡ x5 = 0  | 
|
  | 
	x1 ¡ x3 + x5 = 0  | 
|
5, 24  | 
	x2 ¡ x4 + x6 = 0  | 
|
  | 
	x1 ¡ x2 + x5 ¡ x6 = 0  | 
|
  | 
	x1 ¡ x4 + x5 = 0  | 
|
  | 
	5x1 + 6x2 ¡ 2x3 + x4 + 4x5 = 0  | 
|
6, 25  | 
	2x1 + 3x2 ¡ x3 + 4x4 + 2x5 = 0  | 
|
  | 
	7x1 + 9x2 ¡ 3x3 + 5x4 + 6x5 = 0  | 
|
  | 
	5x1 + 9x2 ¡ 3x3 + x4 + 6x5 = 0  | 
|
  | 
	3x1 + 4x2 + x3 + 2x4 + 3x5 = 0  | 
|
7, 26  | 
	5x1 + 7x2 + x3 + 3x4 + 4x5 = 0  | 
|
4x1 + 5x2 + 2x3 + x4 + 5x5 = 0  | 
||
  | 
||
  | 
	7x1 + 10x2 + x3 + 6x4 + 5x5 = 0  | 
|
  | 
	3x1 + x2 ¡ 8x3 + 2x4 + x5 = 0  | 
|
8, 27  | 
	2x1 ¡ 2x2 ¡ 3x3 ¡ 7x4 + 2x5 = 0  | 
|
  | 
	x1 + 11x2 ¡ 12x3 + 34x4 ¡ 5x5 = 0  | 
|
  | 
	5x1 ¡ x2 ¡ 11x3 ¡ 3x4 + 3x5 = 0  | 
|
  | 
	7x1 + 2x2 ¡ x3 ¡ 2x4 + 2x5 = 0  | 
|
9, 28  | 
	x1 ¡ 3x2 + x3 ¡ x4 ¡ x5 = 0  | 
|
  | 
	2x1 + 5x2 + 2x3 + x4 + x5 = 0  | 
|
  | 
	5x1 + 2x2 + x3 ¡ x4 + x5 = 0  | 
25
  | 
	
  | 
• âàð.  | 
	Система уравнений  | 
  | 
	x1 + x2 + 10x3 + x4 ¡ x5 = 0  | 
10, 29  | 
	5x1 ¡ x2 + 8x3 ¡ 2x4 + 2x5 = 0  | 
  | 
	3x1 ¡ 3x2 ¡ 12x3 ¡ 4x4 + 4x5 = 0  | 
  | 
	6x1 + 18x3 ¡ x4 + x5 = 0  | 
11, 30  | 
	6x1 ¡ 9x2 + 21x3 ¡ 3x4 ¡ 12x5 = 0  | 
¡4x1 + 6x2 ¡ 14x3 + 2x4 + 8x5 = 0  | 
|
  | 
	2x1 + 3x2 + 7x3 ¡ x4 ¡ 4x5 = 0  | 
  | 
	2x1 ¡ x2 + 2x3 ¡ x4 + x5 = 0  | 
12, 16  | 
	x1 + 10x2 ¡ 3x3 ¡ 2x4 ¡ x5 = 0  | 
  | 
	4x1 + 19x2 ¡ 4x3 ¡ 5x4 ¡ x5 = 0  | 
  | 
	3x1 + 9x2 ¡ x3 ¡ 3x4 = 0  | 
  | 
	x1 + x2 ¡ 3x4 ¡ x5 = 0  | 
13, 17  | 
	x1 ¡ x2 + 2x3 ¡ x4 = 0  | 
  | 
	4x1 ¡ 2x2 + 6x3 + 3x4 ¡ 4x5 = 0  | 
  | 
	2x1 + 4x2 ¡ 2x3 + 4x4 ¡ 7x5 = 0  | 
  | 
	x1 ¡ 2x2 + x3 ¡ x4 + x5 = 0  | 
14, 18  | 
	2x1 + x2 ¡ x3 + 2x4 ¡ 3x5 = 0  | 
  | 
	3x1 ¡ 2x2 ¡ x3 + x4 ¡ 2x5 = 0  | 
  | 
	2x1 ¡ 5x2 + x3 ¡ 2x4 + 2x5 = 0  | 
  | 
	x1 ¡ 2x2 + x3 ¡ x4 + x5 = 0  | 
15, 19  | 
	2x1 + x2 ¡ x3 ¡ x4 + x5 = 0  | 
  | 
	x1 + x2 ¡ 5x3 ¡ 5x4 + 5x5 = 0  | 
  | 
	3x1 ¡ 7x2 ¡ 2x3 + x4 ¡ x5 = 0  | 
Задача 2. Найти общее решение в зависимости от значения параметра ¸. При каких значениях ¸ система допускает решение с
помощью обратной матрицы?
• вар. Система уравнений
x1 + x2 + (¸ ¡ 1)x3 = 1
1x1 + (¸ ¡ 1)x2 + x3 = ¸ (¸ ¡ 1)x1 + x2 + x3 = ¸2
26
• вар. Система уравнений
3x1 + 2x2 + 5x3 + 4x4 = 3
22x1 + 3x2 + 6x3 + 8x4 = 5 x1 ¡ 6x2 ¡ 9x3 ¡ 20x4 = ¡11 4x1 + x2 + 4x3 + ¸x4 = 2
2x1 + 5x2 + x3 + 3x4 = 2
34x1 + 6x2 + 3x3 + 5x4 = 4 4x1 + 14x2 + x3 + 7x4 = 4 2x1 ¡ 3x2 + 3x3 + ¸x4 = 7
¸x1 + x2 + x3 + x4 = 1
4x1 + ¸x2 + x3 + x4 = 1 x1 + x2 + ¸x3 + x4 = 1 x1 + x2 + x3 + ¸x4 = 1
2x1 ¡ x2 + 3x3 + 4x4 = 5
54x1 ¡ 2x2 + 5x3 + 6x4 = 7 6x1 ¡ 3x2 + 7x3 + 8x4 = 9 ¸x1 ¡ 4x2 + 9x3 + 10x4 = 11
2x1 + 3x2 + x3 + 2x4 = 3
64x1 + 6x2 + 3x3 + 4x4 = 5 6x1 + 9x2 + 5x3 + 6x4 = 7 8x1 + 12x2 + 7x3 + ¸x4 = 9
7  | 
	(1 + ¸)x1 + x2 + x3 = 1  | 
x1 + (1 + ¸)x2 + x3 = ¸  | 
|
  | 
	x1 + x2 + (1 + ¸)x3 = ¸2  | 
  | 
	(¸ + 1)x1 + x2 + x3 = ¸2 + 3¸  | 
8  | 
	x1 + (¸ + 1)x2 + x3 = ¸3 + 3¸2  | 
  | 
	x1 + x2 + (¸ + 1)x3 = ¸4 + 3¸3  | 
9  | 
	¸x1 + x2 + x3 = 1  | 
x1 + ¸x2 + x3 = ¸  | 
|
  | 
	x1 + x2 + ¸x3 = ¸2  | 
10  | 
	(1 + ¸)x1 + x2 + x3 = 1  | 
x1 + (1 + ¸)x2 + x3 = 1  | 
|
  | 
	x1 + x2 + (1 + ¸)x3 = 1  | 
11  | 
	3x1 + (¸ + 8)x2 + (5¸ + 8)x3 = ¸ + 13  | 
x1 + (¸ + 4)x2 + (2¸ + 3)x3 = ¸ + 6  | 
|
  | 
	2x1 + (¸ + 6)x2 + (4¸ + 6)x3 = ¸ + 10  | 
27
• âàð.  | 
	Система уравнений  | 
|
  | 
	¸x1 + ¸x2 + (¸ + 1)x3 = ¸  | 
|
12  | 
	¸x1 + ¸x2 + (¸ ¡ 1)x3 = ¸  | 
|
  | 
	(¸ + 1)x1 + ¸x2 + (2¸ + 3)x3 = 1  | 
|
13  | 
	3x1 + (¸ ¡ 8)x2 + (5¸ ¡ 8)x3 = ¸ + 8  | 
|
x1 + (¸ ¡ 4)x2 + (2¸ ¡ 3)x3 = ¸ + 2  | 
||
  | 
	2x1 + (¸ ¡ 6)x2 + (4¸ ¡ 6)x3 = ¸ + 6  | 
|
  | 
	2x1 + 9x2 ¡ x3 + 3x4 = 4  | 
|
14  | 
	x1 + 3x2 ¡ x3 + 2x4 = 2  | 
|
  | 
	3x1 + 15x2 ¡ x3 + 4x4 = 6  | 
|
  | 
	x1 + 3x2 + ¸x3 + 2x4 = 5  | 
|
  | 
	2x1 + 2x2 + x3 + x4 = 0  | 
|
15  | 
	4x1 + (¸ + 7)x2 + 7x3 + 2x4 = 5  | 
|
2x1 + (¸ + 4)x2 + 5x3 + x4 = 4  | 
||
  | 
||
  | 
	4x1 + (¸ + 4)x2 + 4x3 + 2x4 = 2  | 
|
  | 
	2¸x1 + x2 + x3 = 0  | 
|
16  | 
	x1 ¡ x2 + ¸x3 = 1  | 
|
  | 
	(¸ ¡ 6)x1 + 2x2 ¡ 4x3 = ¡3  | 
|
  | 
	x1 + ¸x2 + x3 ¡ ¸x4 = 1  | 
|
17  | 
	2x1 ¡ x2 + ¸x4 = 0  | 
|
  | 
	x1 ¡ 3x2 ¡ x3 + x4 = 2  | 
|
  | 
	3x1 + (¸ ¡ 1)x2 + x3 = 1  | 
|
  | 
	x1 + x2 + ¸x3 = 2  | 
|
18  | 
	x1 + ¸x2 + x3 = ¡1  | 
|
  | 
	¸x1 + x2 + x3 = ¡1  | 
|
  | 
	x1 + x2 ¡ 2x3 + x4 = 0  | 
|
19  | 
	3x1 + (2¸ + 3)x2 + (¸ ¡ 7)x3 + (3¸ + 3)x4 = 2¸ + 3  | 
|
  | 
	x1 + (¸ + 1)x2 ¡ 2x3 + (¸ + 1)x4 = ¸  | 
|
  | 
	2x1 + (¸ + 2)x2 + (¸ ¡ 5)x3 + (2¸ + 3)x4 = ¸ + 4  | 
28
• âàð.  | 
	Система уравнений  | 
|
  | 
	x1 + x3 + 2x4 = 0  | 
|
20  | 
	(¸ + 2)x1 + 2x3 + (¸ + 4)x4 = ¸  | 
|
x1 + (¸ + 1)x2 + (¸ + 2)x3 + 2x4 = 2  | 
||
  | 
||
  | 
	2x1 + (¸ + 1)x2 + (¸ + 4)x3 + 4x4 = 3  | 
|
  | 
	6x1 + ¸x2 + ¸x3 = 5  | 
|
21  | 
	9x1 + (2¸ + 1)x2 + (¸ + 1)x3 = ¸ + 6  | 
|
  | 
	3x1 + (¸ ¡ 1)x2 + (¸ ¡ 1)x3 = 4  | 
|
  | 
	2x1 + (¸ + 6)x2 + (¸ + 2)x3 = ¸ + 4  | 
|
22  | 
	x1 + (¸ + 3)x2 + (¸ + 1)x3 = ¸ + 2  | 
|
  | 
	3x1 + (2¸ + 8)x2 + (¸ + 3)x3 = ¸ + 9  | 
|
23  | 
	(¸ ¡ 1)x1 + x2 + x3 = 1  | 
|
x1 + (¸ ¡ 1)x2 + x3 = 1  | 
||
  | 
	x1 + x2 + (¸ ¡ 1)x3 = 1  | 
|
  | 
	(¸ + 2)x1 + 2x2 + 2x3 = 2  | 
|
24  | 
	2x1 + (¸ + 2)x2 + 2x3 = 2  | 
|
  | 
	2x1 + 2x2 + (¸ + 2)x3 = 2  | 
|
  | 
	5x1 ¡ 3x2 + 2x3 + 4x4 = 3  | 
|
25  | 
	4x1 ¡ 2x2 + 3x3 + 7x4 = 1  | 
|
  | 
	8x1 ¡ 6x2 ¡ x3 ¡ 5x4 = 9  | 
|
  | 
	7x1 ¡ 3x2 + 7x3 + 17x4 = ¸  | 
|
26  | 
	(2¸ + 1)x1 ¡ ¸x2 + (¸ + 1)x3 = ¸ ¡ 1  | 
|
(¸ ¡ 2)x1 + (¸ ¡ 1)x2 + (¸ ¡ 2)x3 = ¸  | 
||
  | 
	(2¸ ¡ 1)x1 + (¸ ¡ 1)x2 + (2¸ ¡ 1)x3 = ¸  | 
|
27  | 
	¸x1 + (2¸ ¡ 1)x2 + (¸ + 2)x3 = 1  | 
|
(¸ ¡ 1)x2 + (¸ ¡ 3)x3 = 1 + ¸  | 
||
  | 
	¸x1 + (3¸ ¡ 2)x2 + (3¸ + 1)x3 = 2 ¡ ¸  | 
|
  | 
	3¸x1 + (2¸ + 1)x2 + (¸ + 1)x3 = ¸  | 
|
28  | 
	(2¸ ¡ 1)x1 + (2¸ ¡ 1)x2 + (¸ ¡ 2)x3 = ¸ + 1  | 
|
  | 
	(4¸ ¡ 1)x1 + 3¸x2 + 2¸x3 = 1  | 
29
  | 
	
  | 
• âàð.  | 
	Система уравнений  | 
29  | 
	(2¸ + 1)x1 ¡ ¸x2 ¡ (¸ + 1)x3 = 2¸  | 
3¸x1 ¡ (2¸ ¡ 1)x2 ¡ (3¸ ¡ 1)x3 = ¸ + 1  | 
|
  | 
	(¸ + 2)x1 ¡ x2 ¡ 2¸x3 = 2  | 
30  | 
	¸x1 + x2 + 2x3 = ¸  | 
(¸ + 3)x1 + (¸ ¡ 1)x2 + x3 = 2¸  | 
|
  | 
	3(¸ + 1)x1 + (¸ + 1)x2 + (¸ + 3)x3 = 3  | 
Задача 3. Линейный оператор ^  | 
	V  | 
	3  | 
	! V  | 
	3 определяется дей-  | 
A :  | 
	
  | 
	
  | 
ствием отображения ® на концы радиус-векторов точек трехмерно-  | 
|||
го пространства.  | 
	
  | 
	
  | 
|
1) Найти матрицу оператора ^  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	A в подходящем базисе пространства  | 
||
  | 
	3, а затем в каноническом базисе  | 
	~ ~ ~  | 
	.  | 
V  | 
	
  | 
	fi; j; kg  | 
	
  | 
2) Определить, в какую точку переходят точки с координатами  | 
||||||
  | 
	(1,0,0) и (-1,2,1) под действием отображения ®.  | 
|||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	• âàð.  | 
	Отображение ®  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	1, 21  | 
	отражение относительно плоскости  | 
	x + y + z = 0  | 
	
  | 
||
  | 
	2, 22  | 
	поворот на 180 вокруг оси  | 
	x = y = z  | 
	
  | 
||
  | 
	3, 23  | 
	проектирование на ось  | 
	x = y=2 = z  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	4, 24  | 
	проектирование на плоскость  | 
	x + y + z = 0  | 
	
  | 
||
  | 
	5, 25  | 
	отражение относительно плоскости  | 
	x + y ¡ z = 0  | 
	
  | 
||
  | 
	6, 26  | 
	поворот на 180 вокруг оси  | 
	x = y = ¡z  | 
	
  | 
||
  | 
	7, 27  | 
	проектирование на ось  | 
	2x = 2y = ¡z  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	8, 28  | 
	проектирование на плоскость  | 
	x ¡ y + z = 0  | 
	
  | 
||
  | 
	9, 29  | 
	отражение относительно плоскости  | 
	x ¡ y + z = 0  | 
	
  | 
||
  | 
	10, 30  | 
	поворот на 180 вокруг оси  | 
	¡x = y = z  | 
	
  | 
||
  | 
	11, 16  | 
	проектирование на ось  | 
	x = 2y = 2z  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	12, 17  | 
	проектирование на плоскость  | 
	¡x + y + z = 0  | 
	
  | 
||
  | 
	13, 18  | 
	отражение относительно плоскости  | 
	¡x + y + z = 0  | 
	
  | 
||
  | 
	14, 19  | 
	поворот на 180 вокруг оси  | 
	x = ¡y = z  | 
	
  | 
||
  | 
	15, 20  | 
	проектирование на плоскость  | 
	x + y ¡ z = 0  | 
	
  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
Задача 4. Пусть A  | 
	
  | 
	матрица оператора ^  | 
|
~  | 
	A из задачи 3 в ка-  | 
||
ноническом базисе  | 
	~ ~  | 
	. Найдите собственные значения и соб-  | 
|
  | 
	fi; j; kg  | 
	
  | 
|
ственные векторы матрицы A. Объясните, как полученный резуль-
тат связан с геометрическим действием оператора ^
A.
30
Задача 5.
1) Доказать, что оператор ^
A является линейным оператором в про-
странстве Pn многочленов степени не выше n.
2) Найти матрицу оператора ^
A в каноническом базисе Pn.
3) Cуществует ли обратный оператор ^¡1? Если да, найти его мат-
A
ðèöó.
4) Найти образ, ядро, ранг и дефект оператора ^
A.
•  | 
	n  | 
	
  | 
	
  | 
	^  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	•  | 
	n  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
(Ap)(t)  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||
1; 22  | 
	2  | 
	
  | 
	d  | 
	[(t + 1)p(t)]  | 
	9; 30  | 
	2  | 
	(t + 1)p(t + 1) ¡ tp(t)  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||||||||
dt  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||||||||||||||||
2; 23  | 
	2  | 
	
  | 
	d  | 
	[tp(t + 1)]  | 
	10; 16  | 
	2  | 
	
  | 
	d  | 
	[(t ¡ 2)p(t)]  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||||
dt  | 
	
  | 
	dt  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||||||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	dp(t)  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	d  | 
	·t  | 
	dp(t)  | 
	¸  | 
	
  | 
	
  | 
||||||
3; 24  | 
	3  | 
	(t + 1) dt  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	11; 17  | 
	3  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	dt  | 
	
  | 
	
  | 
	dt  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||
4; 25  | 
	3  | 
	t  | 
	dp(t + 1)  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	12; 18  | 
	2  | 
	
  | 
	d  | 
	[tp(t ¡ 2)]  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||
  | 
	
  | 
	dt  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	dt  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||
5; 26  | 
	3  | 
	p(t) ¡ p(t + 2)  | 
	13; 19  | 
	3  | 
	t  | 
	dp(t)  | 
	¡ p(t + 1)  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||||||||
  | 
	dt  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	2 dp(t)  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||
6; 27  | 
	3  | 
	3tp(t) ¡ t  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	14; 20  | 
	2  | 
	(t ¡ 2)p(t ¡ 2) ¡ tp(t)  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||
  | 
	dt  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||||||||||
7; 28  | 
	2  | 
	
  | 
	d  | 
	
  | 
	[tp(t)] +  | 
	d2p(t)  | 
	15; 21  | 
	2  | 
	(2t + 1)p(t) + t(1 ¡ t)  | 
	dp(t)  | 
||||||||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||||||||||
dt  | 
	
  | 
	dt2  | 
	dt  | 
|||||||||||||||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	3  | 
	
  | 
	d2p(t)  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||
8; 29  | 
	3  | 
	6tp(t) ¡ t ¢  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||
  | 
	dt2  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||||
Оператор ^
A действует на матрицы, образующие линейное подпространство M в пространстве матриц второго порядка.
1) Доказать, что ^
A линейный оператор в M.
2) Найти матрицу оператора ^
A в каком-нибудь базисе M.
3) Найти образ, ядро, ранг и дефект оператора ^
A.
