
Ryattel_A_V_Kontrolnaya_tetrad_po_lineynoy
.pdf
4.
|
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
5 |
10 |
15 |
15 |
15 |
Мощность |
потребителей |
|||||
поставщиков |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
2 |
5 |
5 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
4 |
3 |
4 |
4 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
5 |
2 |
3 |
6 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
3 |
6 |
5 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
1 |
9 |
7 |
6 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. |
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
10 |
30 |
30 |
30 |
40 |
Мощность |
потребителей |
|||||
поставщиков |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
3 |
1 |
3 |
4 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
5 |
1 |
2 |
2 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
2 |
3 |
4 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
6 |
2 |
5 |
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
3 |
7 |
4 |
4 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
50 |
50 |
100 |
100 |
50 |
Мощность |
потребителей |
|||||
поставщиков |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
3 |
4 |
6 |
5 |
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
6 |
3 |
7 |
6 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
10 |
5 |
2 |
2 |
6 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
150 |
9 |
4 |
4 |
9 |
5 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
100 |
3 |
2 |
4 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
7. |
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
200 |
200 |
400 |
200 |
100 |
Мощность |
потребителей |
|||||
поставщиков |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
5 |
2 |
1 |
6 |
4 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
300 |
6 |
2 |
4 |
4 |
6 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
200 |
9 |
2 |
3 |
7 |
5 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
200 |
7 |
3 |
5 |
8 |
7 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
100 |
3 |
2 |
4 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
21

8.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
100 |
150 |
150 |
100 |
300 |
|
Мощность |
потребителей |
||||||
поставщиков |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
3 |
4 |
5 |
4 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
1 |
2 |
7 |
1 |
5 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
4 |
6 |
6 |
3 |
7 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
2 |
7 |
4 |
7 |
2 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
3 |
8 |
9 |
4 |
5 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
400 |
600 |
500 |
400 |
500 |
|
Мощность |
потребителей |
||||||
поставщиков |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
500 |
3 |
4 |
2 |
4 |
5 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
600 |
5 |
7 |
6 |
3 |
9 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
4 |
10 |
15 |
4 |
8 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
3 |
4 |
5 |
3 |
7 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
10. |
|
|
|
|
|
||
|
Спрос |
100 |
150 |
150 |
100 |
100 |
|
Мощность |
потребителей |
||||||
поставщиков |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
3 |
4 |
5 |
4 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
1 |
5 |
7 |
1 |
5 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
4 |
6 |
6 |
3 |
4 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
2 |
7 |
4 |
7 |
2 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
1 |
9 |
6 |
3 |
2 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
11. |
|
|
|
|
|
||
|
Спрос |
200 |
200 |
40 |
40 |
40 |
|
Мощность |
потребителей |
||||||
|
|
|
|
|
|||
поставщиков |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
4 |
5 |
2 |
4 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
3 |
1 |
3 |
5 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
|
2 |
7 |
6 |
8 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
3 |
3 |
1 |
4 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
1 |
6 |
9 |
2 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
22

12.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
100 |
200 |
200 |
300 |
400 |
|
Мощность |
потребителей |
||||||
поставщиков |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
1 |
3 |
4 |
1 |
3 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
5 |
4 |
5 |
7 |
5 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
4 |
9 |
5 |
10 |
9 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
7 |
7 |
5 |
8 |
13 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
12 |
10 |
8 |
11 |
6 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
13. |
|
|
|
|
|
||
|
Спрос |
200 |
200 |
300 |
300 |
100 |
|
Мощность |
потребителей |
||||||
поставщиков |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
4 |
6 |
3 |
4 |
1 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
7 |
3 |
5 |
2 |
2 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
5 |
3 |
2 |
4 |
4 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
2 |
3 |
4 |
6 |
5 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
1 |
4 |
4 |
3 |
3 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
14. |
|
|
|
|
|
||
|
Спрос |
200 |
400 |
400 |
300 |
500 |
|
Мощность |
потребителей |
||||||
поставщиков |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
1 |
6 |
9 |
3 |
4 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
400 |
3 |
2 |
2 |
4 |
5 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
600 |
4 |
5 |
4 |
7 |
6 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
1 |
4 |
3 |
9 |
8 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
7 |
9 |
7 |
1 |
9 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
15. |
|
|
|
|
|
||
|
Спрос |
150 |
200 |
200 |
400 |
200 |
|
Мощность |
потребителей |
||||||
|
|
|
|
|
|||
поставщиков |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
1 |
4 |
7 |
2 |
4 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
3 |
6 |
3 |
9 |
6 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
250 |
4 |
8 |
12 |
2 |
5 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
1 |
5 |
9 |
13 |
7 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
200 |
2 |
3 |
4 |
6 |
5 |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
23

16.
|
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
40 |
60 |
40 |
60 |
20 |
Мощность |
потребителей |
|||||
поставщиков |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
3 |
3 |
4 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
1 |
2 |
1 |
5 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
4 |
8 |
2 |
9 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
5 |
7 |
9 |
6 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
10 |
14 |
17 |
7 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17. |
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
500 |
250 |
500 |
750 |
500 |
Мощность |
потребителей |
|||||
поставщиков |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
250 |
3 |
1 |
8 |
1 |
4 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
500 |
2 |
5 |
2 |
3 |
5 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
750 |
9 |
4 |
6 |
5 |
7 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
250 |
7 |
3 |
10 |
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
500 |
6 |
6 |
4 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
18. |
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
300 |
900 |
600 |
900 |
300 |
Мощность |
потребителей |
|||||
поставщиков |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
300 |
1 |
3 |
4 |
5 |
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
600 |
9 |
5 |
2 |
4 |
8 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
900 |
3 |
4 |
5 |
4 |
3 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
600 |
5 |
7 |
2 |
6 |
6 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
300 |
1 |
4 |
3 |
7 |
8 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
19. |
|
|
|
|
|
|
|
Спрос |
200 |
300 |
200 |
300 |
100 |
Мощность |
потребителей |
|||||
поставщиков |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
200 |
2 |
4 |
2 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
300 |
6 |
5 |
4 |
5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
400 |
4 |
6 |
7 |
6 |
9 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
400 |
5 |
7 |
6 |
9 |
8 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
24

20.
|
|
|
|
|
|
Спрос |
50 |
150 |
200 |
150 |
100 |
Мощность потребителей |
|||||
поставщиков |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
4 |
5 |
6 |
10 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
6 |
3 |
8 |
4 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
5 |
1 |
3 |
1 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
150 |
7 |
2 |
4 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
1 |
5 |
7 |
8 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант 00 Образцы решения типовых задач контрольной работы
I. Дана система трех линейных уравнений с тремя неизвестными
3x 2 y z 5 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2x y z 6 |
|||
|
x |
5 y 3 |
|
|
|||
|
|
. Требуется найти ее решение: а) с помощью формул Крамера;
б) методом обратной матрицы, проверив правильность вычисления последней;
в) методом Гаусса. Проверьте найденное решение.
Решение. А) Решим систему линейных уравнений с помощью формул Крамера.
Вычислим определитель системы, пользуясь правилом Саррюса:
3 |
2 |
1 |
2 |
1 |
1 3 ( 1) 0 2 5 1 2 1 1 1 ( 1) 1 2 2 0 5 1 3 2 . |
1 |
5 |
0 |
Так как 0 , то
определяемое формулами:
Далее имеем:
данная
x |
|
x |
, |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
система
y |
y |
, z |
|
||
|
|
имеет единственное решение,
|
|
z |
|
|
. |
|
5 |
2 |
1 |
x 6 |
1 |
1 5 ( 1) 0 6 5 1 2 1 ( 3) 1 ( 1) ( 3) 2 6 0 5 1 5 4. |
3 |
5 |
0 |
Вычислим y , пользуясь теоремой Лапласа:
25

|
|
|
|
|
|
3 |
|
5 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
6 |
|
|
|
3 |
5 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
6 |
1 1 А |
|
1 |
А 0 А |
|
|
|
|
1 3 |
|
1 ( 1) |
2 3 |
|
||||||||||
|
y |
|
|
|
|
1 ( 1) |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
23 |
33 |
|
|
|
|
1 |
3 |
|
|
|
1 |
3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
3 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
1 2 ( 3) 6 1 1 3 ( 3) 5 1 12 14 2; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
3 |
|
2 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
2 |
|
1 |
|
6 |
3 ( 1) ( 3) 2 5 5 2 6 1 5 ( 1) 1 2 2 ( 3) 5 6 3 2. |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
5 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим решение системы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
x |
|
x |
|
4 |
2 , y |
y |
|
2 |
1, |
z |
|
z |
2 |
1. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
2 |
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б) Решим систему линейных уравнений методом обратной матрицы.
В матричной форме система уравнений может быть записана в виде AX=B,
где
|
3 |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
А |
2 |
1 |
1 |
|
|
1 |
5 |
0 |
|
|
|
– матрица коэффициентов при неизвестных,
x |
|
|
|
X y |
|
|
|
z |
–
матрица-столбец неизвестных,
|
5 |
|
|
|
|
|
|
B |
6 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
||
|
– матрица-столбец свободных членов.
Матрица А системы невырожденная, так как А
2 0 , следовательно,
матрица А обратима. Для ее нахождения транспонируем матрицу А, получим
|
3 |
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
АТ |
2 |
1 |
5 |
|
. Далее находим алгебраические дополнения элементов |
|
1 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
найденной матрицы АТ :
А 1 1 1 1 |
5 1 ( 1) 0 5 1 5 ; |
А 1 1 2 2 |
5 1 2 0 5 1 5 ; |
||
11 |
1 |
0 |
12 |
1 |
0 |
|
|
А |
1 |
2 |
|
1 3 |
|
13 |
|
1 |
|
|
1 1
1 2 1 ( 1) 1
3
;
А |
1 |
1 |
2 |
|
2 |
||
21 |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
0 |
||
|
1 2 0
1 1
1
;
А 1 2 2 3 |
1 1 3 0 1 1 1; |
А 1 2 3 3 |
2 1 3 1 2 1 1; |
||
22 |
1 |
0 |
23 |
1 |
1 |
|
|
26

А |
1 |
2 |
|
|
3 1 |
||
31 |
|
1 |
|
|
|
||
А |
1 |
|
3 |
|
|||
|
3 3 |
|
|
33 |
|
|
2 |
|
|
|
1 |
1 2 |
5 |
1 |
|
5 |
||||
|
|
|
21 3 ( 1)
1
(
1) 11; 2 2 7
А |
1 |
3 |
|
3 2 |
|
32 |
|
2 |
|
|
.
1 |
|
|
5 |
||
|
1 3 5 1 2
13
;
Составим
|
5 |
5 |
|
~ |
|
1 |
1 |
А |
|||
|
|
11 |
13 |
|
|
||
|
|
|
|
из |
этих |
элементов |
присоединенную |
матрицу |
3 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Находим обратную матрицу по формуле:
|
|
|
|
|
|
5 |
5 |
3 |
|
|
А |
1 |
|
1 |
~ |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
|
А |
А |
2 |
|
. |
|||||
|
|
|
|
|
11 |
13 |
7 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проверим правильность нахождения обратной матрицы:
|
3 |
2 |
1 |
|
|
5 |
5 |
3 |
|
|
|
|
|
3 |
2 |
1 5 |
|||||||
1 |
|
2 |
1 |
1 |
|
|
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
|
1 |
|
2 |
1 |
1 |
|
1 |
|||
АА |
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
1 |
5 |
0 |
|
|
|
11 |
13 |
7 |
|
|
|
|
1 |
5 |
0 |
|
11 |
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
0 |
|
E |
, |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
значит, обратная матрица найдена верно.
5 |
3 |
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|||
13 |
7 |
|
|
|
|
||
|
|
|
Определяем решение системы:
|
|
|
5 |
5 |
3 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 5 5 6 3 ( 3) |
|
|
|||
1 |
B |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
6 |
|
|
|
1 |
|
1 5 ( 1) 6 ( 1) ( 3) |
|
|
||||
X A |
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
11 |
13 |
7 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 5 ( 13) 6 ( 7) ( 3) |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 . |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
В) Решим систему линейных уравнений методом Гаусса.
Составим расширенную матрицу системы, и, применяя элементарные преобразования, приведем ее к диагональному виду:
27

3 |
|
2 |
1 |
|
5 |
|
1 |
5 |
0 3 |
|
1 |
|
5 |
|
0 3 |
|
|
1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
1 |
1 |
|
6 |
2 |
1 |
1 |
6 |
|
2I |
|
0 |
11 |
|
1 12 |
III |
0 |
||||||||
|
1 |
|
5 |
0 |
|
3 |
|
|
3 |
2 |
1 |
5 |
|
3I |
|
0 |
13 |
|
1 14 |
|
|
|
|
0 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
1 |
5 |
|
|
0 3 |
|
|
1 |
|
5 |
0 3 5II |
1 |
0 |
0 |
2 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
|
0 1 |
|
0 |
|
1 |
0 1 |
|
|
0 |
1 |
0 1 . |
|
|||||||||||
|
|
0 |
13 |
1 14 |
|
|
13II |
|
0 |
|
0 |
1 1 |
|
|
|
|
0 |
0 |
1 1 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 213
0 0 1
3 |
|
2 |
|
: |
|
14 |
|
|
2
Поскольку ранг матрицы системы равен рангу расширенной матрицы, то по теореме Кронекера-Капелли система совместна; кроме того, так как ранги матриц совпадают с числом переменных, система определенна.
Находим решение системы: x=2, y=-1, z=1.
Проверим найденное решение, для этого подставим полученное решение в исходную систему линейных уравнений:
3 2 2 ( 1) 1 5 |
|
||
|
|
|
|
|
2 ( 1) |
1 6 |
- верные |
2 |
|||
|
|
|
|
|
5 ( 1) |
3 |
|
2 |
|
||
|
|
|
|
равенства
,
следовательно, ответ получен
правильный.
Ответ: (2;-1;1). |
|
|
|
||||||
II. Даны векторы a1 |
(1;-2;3), |
a2 (2;3;4), a3 (3;1;2), b (-4;1;5). Показать, что |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
векторы a , |
a |
2 |
, a |
3 |
образуют базис трехмерного пространства, и найти |
||||
1 |
|
|
|
|
|
|
координаты вектора b в этом базисе.
Решение. Заметим, что базис трехмерного пространства состоит из 3
векторов.
1) Для доказательства того, что векторы a1 , a2 , a3 образуют базис пространства, достаточно показать линейную независимость этой системы
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
векторов. |
Для |
этого |
составим |
векторное равенство 1 а1 2 а2 |
3 а3 0 . |
|||||||||||||||
Записывая |
a |
|
, |
|
|
, |
|
|
|
в |
виде |
вектор-столбцов, |
получим |
|||||||
|
a |
2 |
a |
|||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28

|
1 |
|
|
|
2 |
|
3 |
|
|
0 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
|
2 |
|
3 |
|
3 |
|
1 |
|
|
0 |
. |
Задача |
свелась, таким образом, к решению |
|
|
3 |
|
|
|
4 |
|
|
|
2 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 0 |
|||||
однородной системы |
|
1 |
|
2 |
|
3 |
0 . Для доказательства того, что система |
|||||||||
2 1 3 2 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 4 2 0 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
3 |
|
имеет лишь нулевое решение, достаточно доказать, что ранг матрицы системы равен 3. Это легко проверить по определению ранга матрицы:
12
2 3
34
3 1 2
6 24 6 (27 4 8)
35
0
.
2) Для нахождения координат вектора b в новом базисе нам понадобится решить уравнение b xa1 ya2 za3 относительно неизвестных x, y, z. Так как линейным операциям над векторами соответствуют линейные операции над их
проекциями, |
|
то |
|
уравнение |
b xa1 ya2 za3 |
|
|
равносильно |
системе |
||||||||||||||||
x 2 y 3z 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2x 3y z 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3x 4 y 2z 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решаем эту систему методом Гаусса: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
1 |
2 |
3 4 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
1 |
2 |
3 4 2II |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
1 |
1 |
|
2I 0 |
7 |
7 |
7 |
|
: 7 0 |
1 |
1 |
|
1 |
|
|
||||||||
|
3 |
4 |
2 |
5 |
|
3I |
|
0 |
2 |
7 17 |
|
( 1) |
|
0 |
2 |
7 17 |
|
2II |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
1 |
0 |
|
1 2 |
|
1 |
0 |
1 2 III |
1 |
0 |
0 |
|
1 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
0 |
1 |
|
1 1 |
|
0 |
1 |
1 1 |
III |
|
0 |
1 |
0 |
|
2 |
. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
5 15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
0 0 |
|
: 5 |
0 |
0 1 3 |
|
|
0 |
0 |
1 |
|
3 |
|
|
Находим решение системы: x 1, y 2 , z 3.
Таким образом, b a1 2a2 3a3 .
III. Даны координаты точек А(3;0;-5), B(6;2;1), C(12;-12;3). Требуется:
а) указать координаты векторов AB и AC ; б) найти длины векторов AB и
29

AC ; в) определить угол между векторами |
AB и |
AC ; г) составить уравнение |
|||||||
плоскости, проходящей через точку С перпендикулярно вектору |
AB . |
|
|||||||
Решение. А) |
Если даны точки M1 |
(x1; y1; z1) |
и M2 |
(x2; y2; z2 ) , |
то вектор |
||||
M1M 2 |
имеет следующие координаты: |
M1M2 x2 |
x1; y2 |
y1; z2 |
z1 |
. Найдем: |
|||
AB (6-3;2-0;1-(-5))=(3;2;6), AC (12-3;-12-0;3-(-5))=(9;-12;8). |
|
|
|||||||
Б) |
Длина |
вектора |
а x0 ; y0 ; z0 |
вычисляется |
по |
формуле |
а
|
x |
2 |
|
0 |
|||
|
|
y |
2 |
|
0 |
||
|
z |
2 |
|
0 |
||
|
. Подставляя в данную формулу координаты векторов
AB
и
AC
,
находим |
их |
длины: |
AB |
2 |
2 |
2 |
6 |
2 |
3 |
|
|
|
49 |
7
,
AC |
9 |
2 |
2 |
8 |
2 |
|
12 |
|
В) Косинус угла
|
|
|
, |
289 17 .
образованного векторами
а
и
b
, определяется из
формулы
cos
a b a
b
. Так как скалярное произведение двух векторов,
заданных своими координатами,
одноименных координат, то
равно сумме попарных произведений
AB AC 3 9 2 12 6 8 51 |
. Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
cos |
|
|
|
AB |
|
AC |
|
|
51 |
|
|
51 |
, откуда |
arccos |
51 |
64 37 . |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
AB AC |
|
7 17 |
119 |
|
119 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
Г) |
|
Известно, |
что |
|
уравнение |
плоскости, проходящей через точку |
|||||||||||||||||||
М0 (x0; y0 |
; z0 ) |
перпендикулярно |
вектору |
n A; B;C , |
имеет |
вид |
|||||||||||||||||||
A x x0 |
B y y0 |
C z z0 0 . По условию задачи |
искомая |
плоскость |
|||||||||||||||||||||
проходит |
|
|
через |
|
точку |
|
C(12;-12;3) |
перпендикулярно |
вектору |
AB (3;2;6). |
Подставляя в последнее уравнение А=3, В=2, С=6, x0=12, y0=-12, z0=3, получим:
3(x 12) 2( y 12) 6(z 3) 0 ,
3x 2y 6z 30 0 – искомое уравнение плоскости.
IV. Даны вершины треугольника АВС: А(-4;8), В(5;-4), С(10;6). Найти:
а) длину стороны АВ; б) уравнения сторон АВ и АС и их угловые коэффициенты; в) внутренний угол А в радианах с точностью до 0,01; г)
30