
Metodichka_liniyna_algebra
.pdf
|
A = |
− 4 |
− 2 |
, |
2 |
1 |
||
|
|
|
|
|
B = |
. |
||
|
|
4 |
|
− 4 |
|
1 |
−1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Розв’язати систему лінійних алгебраїчних рівнянь |
|
|||||||
3x1 + 2x2 − x3 = 3; |
|
|
||||||
|
|
|
|
− 5x3 = −7; |
|
|
||
x1 + 2x2 |
|
|
||||||
|
2x |
− x |
2 |
+ 4x |
3 |
= 9. |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
трьома способами: а) методом Крамера; б) методом Гаусса; в) матричним методом.
4. Дослідити системи лінійних рівнянь на сумісність та розв’язати їх у випадку сумісності:
|
|
|
|
x1 − 3x2 + 2x3 |
= 2; |
|
|
|
|
4x1 + 2 x2 − 3x3 + 2x4 = 1; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2x − x |
|
− 3x |
|
|
= −5; |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
− 3x2 + 4x3 + x4 = 5; |
||||||||||||||||||||||
|
|
а) |
− x |
+ 2x |
|
+ 2x |
|
= 5; |
|
|
|
б) |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6x − 4x |
|
|
+ 5x |
|
+ 4x |
|
= 11. |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
3 |
4 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
2x |
− 2x |
|
+ x |
|
|
|
= 2. |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
5. Знайти скалярний добуток векторів |
|
|
= 2 |
|
+ |
|
|
і |
|
|
|
= |
|
− 3 |
|
, косинус |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
b |
|
b |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
m |
a |
|
n |
a |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
кута між ними, пр |
|
|
|
та напрямні косинуси вектора |
|
, |
|
якщо |
|
= {− 1;−2;5}; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
b |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
m |
|
a |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
b |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
={3;−1;1}. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
6. Сили |
|
|
= {− 2;3;0}, |
F2 = {− 1;−2;4}, |
|
|
= {7;2;−2} |
|
|
|
прикладені |
до точки |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
F1 |
F3 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
A(2;1;−3). Обчислити роботу, яку виконує рівнодійна цих сил при переміщенні |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
матеріальної точки вздовж відрізка прямої від точки A до точки B(− 3;2;1). |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
7. Знайти момент сили |
|
|
|
|
= {4;−1;2}, прикладеної |
|
до точки |
|
A(7;5;−1), |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
F |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
відносно точки B(4;3;−3). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. Задано дві трійки векторів:
а) e1 = {1; 2; 5}, e2 = {− 4; 3; 1}, e3 = {2; 4; 6};
б) e1 = {1; 0; 3}, e2 = {0; −1; 5}, e3 = {3; 1; 4}.
Визначити, яка з трійок утворює базис та обчислити координати вектора
a= {− 1; − 2; − 1} у цьому базисі.
9.Точки A1 (− 4;0;−2), A2 (0;0;8), A3 (2;6;4), A4 (6;4;14) є вершинами піраміди.
Обчислити: а) площу грані A1 A2 A3 ; б) об'єм піраміди; в) висоту піраміди, проведену з вершини A4 .
10. Точки A(10;−4), B(3;3), C(− 4;1) є вершинами трикутника ABC, а точки P і Q ділять сторону AB цього трикутника, починаючи з вершини A, на три частини так, що кожна наступна частина вдвічі коротша за попередню. Написати: а) рівняння прямої CP ; б) рівняння прямої, що проходить через
91

точку Q паралельно до сторони AC ; в) рівняння висоти, опущеної з вершини
A ; г) обчислити довжину медіани AМ. |
|
||
11. Знайти |
відстань |
між паралельними |
прямими 3x − y − 5 = 0 та |
− 6x + 2 y + 3 = 0 . |
Написати |
рівняння прямої, що |
знаходиться на однаковій |
відстані від даних прямих.
12. Звести задані рівняння кривих до канонічного вигляду, визначити їх тип, знайти півосі, фокуси, ексцентриситет та рівняння директрис:
|
а) x2 − 9 y 2 + 36 y − 72 = 0 ; |
б) 9x2 |
+ 4 y2 + 72x − 8 y + 112 = 0 . |
|||
13. Скласти рівняння площини, яка проходить через точки |
A(− 3;1;4) і |
|||||
B(0;2;5) перпендикулярно до площини x + y − 6z − 2 = 0 . |
|
|
||||
14. |
Задані |
точки A(4;3;2); B(−1;0;1); C(1;2;4). Записати: а) рівняння |
||||
площини, що проходить через ці точки; б) обчислити відстань |
від точки |
|||||
M (0;4;−1) до цієї площини; в) записати рівняння прямої, яка проходить через |
||||||
точку B перпендикулярно до площини; г) рівняння площини, яка проходить |
||||||
через точку M паралельно до площини; |
д) рівняння прямої, |
яка проходить |
||||
через точки M і B . |
x + 2 y − 5z − 1 = 0, |
|
|
|||
15. |
Звести загальне рівняння прямої |
до канонічного |
||||
|
|
|
x − 2 y + 3z − 9 = 0 |
|
|
|
вигляду. Записати параметричні рівняння цієї прямої. |
|
|
||||
16. |
Знайти |
координати проекції |
точки |
M (−1; − 6;3) |
на |
площину |
4x + y − 2z − 5 = 0 та координати точки M ′ , симетричної точці M відносно цієї площини.
17. Знайти: а) проекцію точки M (1;0;2) на пряму |
x − 9 |
= |
y |
= |
z |
; |
|||||||
|
− 3 |
|
|||||||||||
|
|
6 |
|
|
|
1 |
|
||||||
б) відстань від M до прямої; |
в) точку M ′ , симетричну до точки M відносно |
||||||||||||
цієї прямої. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18. Двійки векторів |
e1 = {1;2}; |
|
2 = {− 2;5} та |
e1′ = {3;−3}; |
|
2′ = {− 3;12} утворю- |
|||||||
e |
e |
||||||||||||
ють в просторі L2 базиси B |
|
|
|
|
4 |
1 |
|||||||
та B′ відповідно, а A = |
|
є матрицею |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
|
оператора в базисі B . Визначити: а) матрицю H переходу від базису B до B′ ; б) матрицю A′ оператора в базисі B′ .
19. Визначити власні значення і власні вектори лінійного перетворення,
заданого матрицею |
2 |
2 |
|
′ |
в базисі з |
|
A = |
|
|
та записати відповідну матрицю |
A |
||
|
|
1 |
3 |
|
|
|
власних векторів.
92

20. Квадратичну форму F ( x, y) = 2x2 -10xy + 2 y 2 звести до канонічного вигляду та знайти відповідне ортогональне перетворення.
21. Користуючись теорією квадратичних форм, звести до канонічного вигляду рівняння лінії другого порядку x2 - 2xy + y 2 + 4x + 6 y -1 = 0 , визначити її тип, знайти систему координат, у якій рівняння лінії має канонічний вигляд, та зобразити цю лінію графічно.
22. Вказати тип та нарисувати поверхні:
а) y2 + z2 - 10x = 0 ; |
|
|
|
б) y2 + 16x2 - 8xy = 0 . |
|
|
|
||||||||
Варіант 30. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 2 |
|
|
|
||
|
|
3 |
− 2 |
3 |
|
|
|
|
3 |
1 |
3 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|
|
|||
|
|
||||||||||||||
1. Обчислити визначники: а) = |
|
1 |
2 |
−1 |
|
, |
б) = |
|
− 7 |
2 |
− 5 |
4 |
0 |
|
. |
|
|
5 |
4 |
5 |
|
|
|
|
4 |
5 |
0 |
5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
0 |
1 |
6 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Знайти матрицю X з матричного рівняння X × B + A = B2 , якщо
|
1 |
− 13 |
0 |
2 |
A = |
|
, |
B = |
. |
|
− 4 |
|
|
|
|
20 |
1 |
− 5 |
3. Розв’язати систему лінійних алгебраїчних рівнянь
x1 + 4x2 − 3x3 = −4; |
|||||
|
3x1 − x2 + 5x3 = 2; |
||||
− x + 2x |
2 |
+ 6x |
3 |
= 7. |
|
|
1 |
|
|
трьома способами: а) методом Крамера; б) методом Гаусса; в) матричним методом.
4. Дослідити системи лінійних рівнянь на сумісність та розв’язати їх у випадку сумісності:
|
|
x1 + 5x2 + 2x3 |
= -1; |
|
3x1 + 10x2 - 6 x3 + 6x4 = 6; |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
- 3x2 - x3 |
= 3; |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
2x1 |
|
|
- 3x2 + 5x3 - x4 = 5; |
||||||||||||||||||||||||
|
|
а) |
- x1 + x2 |
+ 3x3 |
= -4; |
б) x1 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
+ 4x2 |
+ 4x3 + 4x4 |
= 16. |
||||||||||||||||||||||
|
|
2x + 3x |
|
+ 4x |
|
= -2. |
|
5x1 |
|||||||||||||||||||||
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
= 2 |
|
+ |
|
|
|
|
|
= |
|
− 3 |
|
|
|
|||||
|
|
5. Знайти скалярний добуток векторів |
|
|
|
|
і |
|
|
|
, |
косинус |
|||||||||||||||||
|
|
b |
b |
||||||||||||||||||||||||||
m |
a |
n |
a |
||||||||||||||||||||||||||
кута між ними, пр |
|
|
|
та напрямні косинуси вектора |
|
, |
якщо |
|
= {− 3;−1;0}; |
||||||||||||||||||||
|
|
|
b |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
m |
a |
||||||||||||||||||||||||||
b |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
={4;0;−2}. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Сили F1 = {− 3;0;−4}, F2 = {1;−1;−2}, F3 = {3;3;8} прикладені до точки A(− 5;2;6). Обчислити роботу, яку виконує рівнодійна цих сил при переміщенні матеріальної точки вздовж відрізка прямої від точки A до точки B(− 3;1;4).
93

7. Знайти момент сили F = {− 6;5;1}, прикладеної до точки A(− 4;3;0), відносно точки B(0;1;3).
8. Задано дві трійки векторів:
а) e1 = {3; 1; 0}, e2 = {−1; 0; 1}, e3 = {4; 3; 5};
б) e1 = {3; −1; 2}, e2 = {− 2; 4; − 3}, e3 = {4; 1; 1}.
Визначити, яка з трійок утворює базис та обчислити координати вектора
a= {5; 4; 0} у цьому базисі.
9.Точки A1 (4;0;0), A2 (− 4;0;−2), A3 (2;8;4), A4 (6;0;12) є вершинами піраміди.
Обчислити: а) площу грані A1 A2 A3 ; б) об'єм піраміди; в) висоту піраміди, проведену з вершини A4 .
10. Точки A(− 2;−4), B(5;10), C(0;7) є вершинами трикутника ABC, а точки P і Q ділять сторону AB цього трикутника, починаючи з вершини A, на три частини так, що кожна наступна частина вдвічі коротша за попередню. Написати: а) рівняння прямої CP ; б) рівняння прямої, що проходить через точку Q паралельно до сторони AC ; в) рівняння висоти, опущеної з вершини A ; г) обчислити довжину медіани AМ.
11. Знайти відстань між паралельними прямими 4x − 3y + 2 = 0 та 8x − 6 y = 0 . Написати рівняння прямої, що знаходиться на однаковій відстані
від даних прямих. |
|
|
|
|
|
|
12. |
Звести задані рівняння кривих до канонічного вигляду, визначити їх |
|||||
тип, знайти півосі, фокуси, ексцентриситет та рівняння директрис: |
|
|||||
|
а) 4x2 + 9 y2 − 40x + 64 = 0 ; |
б) x2 − 4 y2 + 8x + 16 y − 4 = 0 . |
||||
13. |
Скласти рівняння площини, яка |
проходить через точки |
A(3;7;2) і |
|||
B(−1;7;3) перпендикулярно до площини 2x + 4 y − 5z − 5 = 0 . |
|
|
||||
14. |
Задані точки A(2;3;1); |
B(4;1;−2); C(6;3;7). Записати: а) |
рівняння |
|||
площини, що проходить через ці точки; б) обчислити відстань |
від точки |
|||||
M (− 5;−4;8) до цієї площини; в) записати рівняння прямої, яка проходить через |
||||||
точку B перпендикулярно до площини; г) рівняння площини, яка проходить |
||||||
через точку M паралельно до площини; |
д) рівняння прямої, |
яка проходить |
||||
через точки M і B . |
|
5x + y + z = 0, |
|
|
||
15. |
Звести загальне рівняння прямої |
до канонічного |
||||
|
|
|
|
2x + 3y − 2z + 5 = 0 |
|
|
вигляду. Записати параметричні рівняння цієї прямої. |
|
|
||||
16. |
Знайти |
координати |
проекції |
точки M (7; − 4; −1) |
на |
площину |
2x − 2 y − z − 14 = 0 |
та координати точки M ′ , симетричної точці M відносно |
|||||
цієї площини. |
|
|
|
|
|
94

17. Знайти: а) проекцію точки M (5;6; − 4) на пряму |
x −1 |
= |
y − 4 |
= |
z + 2 |
; |
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
− 4 |
2 |
|
||||
б) відстань від M до прямої; в) точку M ′ , симетричну до точки M відносно |
|||||||||||||||||
цієї прямої. |
|
e1 = {− 2;3}; |
|
|
= {3;−1} та |
e1′ = {4;1}; |
|
|
2′ = {−11;5} утворю- |
||||||||
18. Двійки векторів |
|
2 |
|
||||||||||||||
e |
e |
||||||||||||||||
ють в просторі L |
базиси |
B та B′ |
|
|
1 |
|
5 |
є матрицею |
|||||||||
відповідно, а A = |
|
|
|
||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
10 |
|
|
|
|
||
оператора в базисі B . Визначити: а) матрицю H переходу від базису B до B′ ; |
|||||||||||||||||
′ |
|
|
′ |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) матрицю A оператора в базисі B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
19. Визначити власні значення і власні вектори лінійного перетворення, |
|||||||||||||||||
заданого матрицею |
− 2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
|||
A = |
та записати відповідну матрицю |
A в базисі з |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 3 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
власних векторів. |
|
|
20. |
Квадратичну форму F (x, y) = 5x2 − 8xy + 5 y2 звести до |
канонічного |
вигляду та знайти відповідне ортогональне перетворення. |
|
|
21. |
Користуючись теорією квадратичних форм, звести до канонічного |
|
вигляду |
рівняння лінії другого порядку 4x2 − 12xy + 9 y 2 |
+ 6x + 4 y = 0 , |
визначити її тип, знайти систему координат, у якій рівняння лінії має канонічний вигляд, та зобразити цю лінію графічно.
22. Вказати тип та нарисувати поверхні:
а) x2 + y2 + 4z2 = 16 ; б) x2 − y + 2 = 0 .
95
НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ
ЛІНІЙНА АЛГЕБРА ТА АНАЛІТИЧНА ГЕОМЕТРІЯ
ЗАВДАННЯ ТА МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
ДО РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНОЇ РОБОТИ ДЛЯ СТУДЕНТІВ ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНІЧНИХ СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ
Укладачі |
Андрусяк Іванна Володимирівна |
|
Білонога Дарія Михайлівна |
|
Бродяк Оксана Ярославівна |
|
Жидик Уляна Володимирівна |
|
Кшановський Іван Павлович |
|
М’яус Ольга Миколаївна |
|
Сало Тетяна Михайлівна |
|
Сорокатий Микола Іванович |
96