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

Matematika

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
18.02.2016
Размер:
178.79 Кб
Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет имени И.И. Ползунова»

Бийский технологический институт (филиал)

О.Д. Ростова, Т.М. Тушкина

ЭЛЕМЕНТЫ ЛИНЕЙНОЙ АЛГЕБРЫ И АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГЕОМЕТРИИ

Методические рекомендации с вариантами заданий к типовому расчету по курсу линейной алгебры и аналитической геометрии для студентов специальностей 071900 «Информационные системы и технологии», 190900 «Информационно-измерительная техника и технологии», 351400 «Прикладная информатика (в экономике)»

Бийск 2005

УДК 517

Ростова О.Д., Тушкина Т.М. Элементы линейной алгебры и аналитической геометрии: Методические рекомендации с вариантами заданий к типовому расчету по курсу линейной алгебры и аналитической геометрии для студентов специальностей 071900 «Информационные системы и технологии», 190900 «Информационно-измерительная техника и технологии», 351400 «Прикладная информатика (в экономике)».

Алт. гос. тех. ун-т, БТИ. − Бийск. Изд-во Алт. гос. тех. ун-та, 2005. − 34 с.

Данная работа предназначена для студентов первого курса факультета ИТАУ дневного отделения.

Каждый вариант типового расчета содержит 12 задач по темам: линейные преобразования, линейные отображения, прямые на плоскости и в пространстве, линии второго порядка, плоскости и поверхности второго порядка. Для защиты типового расчета студенту необходимо решить все задания своего варианта и выполнить теоретические упражнения.

Рассмотрены и одобрены на заседании кафедры ВМиМФ.

Протокол №42 от 4.02.05

Рецензент: доцент БПГУ Заворуева В.Г. (г. Бийск)

©Ростова О.Д., Тушкина Т.М., 2005

©БТИ АлтГТУ, 2005

2

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ ПО РАЗДЕЛУ «ВЕКТОРНАЯ АЛГЕБРА»

1.Почему тождество a3 - b3 = (a - b)(a2 + ab + b2 ) не имеет смысла для векторов?

2.Стороны параллелограмма α1 равны диагоналям параллело-

грамма α2 . Как связаны их площади S1 и S2 ?

3. Векторы AC = m и BD = n служат диагоналями параллело-

грамма ABCD. Выразить векторы AB, BC, CD и DA через m и n . 4. Найти сумму ab + bc + ca , если a, b, c − три орта, причем

a + b + c = 0.

5. Зная векторы a и b , на которых построен параллелограмм, выразить через них вектор, совпадающий с высотой параллелограмма,

перпендикулярной к стороне a .

6.Найти (a ´b) 2 + (a ×b) 2 .

7.Показать, что, если a ^ b и a ^ c , то [a,[b, c]] = 0 .

8.Доказать, что a, b, c компланарны, если

a ´b + b ´ c + c ´ a = 0 .

9.Стороны ромба совпадают с векторами a и b , приведенными

кодному началу. Доказать, что диагонали ромба перпендикулярны.

10. Найти объём параллелепипеда, построенного на векторах:

p = a + b + c; q = a + b - c; r = a - b + c .

3

РАСЧЁТНОЕ ЗАДАНИЕ 1

Найти координаты радиус-вектора точки А в новой системе координат при повороте осей на угол α , зная координаты нового начала

O1 (x0 , y0 ) и координаты (x1 ; y1 ) радиус-вектора точки А в исход-

ной прямоугольной системе.

 

 

 

 

 

1.1

x0

= 3;

y0

= 2;

x1 = 12;

y1

= 4;

α = arctg3.

1.2

x0

= 19;

y0

= 4;

x1

= 7;

y1

= 5;

α = arcsin0,8.

1.3

x0

= −9;

y0 = 1;

x1

= 2;

y1

= −1; α = arctg0,75.

1.4

x0

= 7;

y0

= −3;

x1

= 4;

y1

= 6;

α = arcsin0,6.

1.5

x

 

= 11;

y

 

 

= 13;

 

x

= −2;

y

 

= 3;

α = arccos

15

.

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6

x

 

= 4;

y

 

 

= −2;

 

 

x

= 7;

 

y

 

= 11;

 

α = arcsin

8

.

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.7

x0

= −3;

 

y0

= 5;

 

 

x1

= 6;

y1

= 14;

α = arctg 2.

1.8

x0

= 3;

y0

 

= −3;

 

 

x1

= 9;

 

y1

 

= −1;

 

α = arccos0,6.

1.9

x

 

= 6;

y

 

 

= 7;

x

= 2;

y = 5; α = arccos

8

.

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.10

x

 

= 5;

y

 

 

= −1;

 

x

= 3;

 

y

 

= 2;

α = arcsin

15

.

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1;

 

 

= 4;

x1 = 7;

 

= −2;

 

α = arctg2

 

 

 

 

 

1.11

x0

y0

 

y1

 

2.

 

 

= −2;

 

 

= 8;

 

 

= 1;

 

 

 

= 2;

 

α = arctg3

 

 

 

 

 

 

1.12

x0

 

y0

 

x1

 

y1

 

 

7.

 

 

 

= 2;

 

= −9;

 

x1 = 4;

 

= 1;

 

α = arctg 2

 

 

 

 

1.13

x0

y0

 

y1

 

6.

1.14

x0

= 8;

y0

= 15;

 

 

x1

= 2;

 

y1

 

= 4;

 

α = 0,5arctg 2.

1.15

x0

= 9;

y0

 

= −7;

 

 

x1

= 5;

 

y1

 

= 2;

α = 0,5arccos0,36.

 

 

= 13;

 

 

= 7;

 

 

 

= 2;

 

 

= 9;

 

α = arctg 4

 

 

 

 

1.16

x0

 

y0

 

 

x1

 

y1

 

5.

 

1.17

x0

= 17;

 

y0

= −2;

x1 = 13;

 

 

y1 = 4; α = arctg0,75.

1.18

x0

= −6;

 

y0

= 9;

 

 

x1

= 12;

y1

= 8;

 

α = arccos0,8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.19

x0

= −3;

y0

= −4;

x1

= −7;

y1 = −5;

α = 0,5arccos0,64.

1.20

x0

= 12;

y0

= 6;

x1 = 2; y1

= 1; α = 2arctg 2.

1.21

x0

= −7;

y0

= −3;

x1

= −9;

y1 = −5;

α = 2arctg0,75.

 

 

= 0,6;

 

= 0,1;

x1 = 1,4;

 

= 1;

α = arctg3

 

 

1.22

x0

y0

y1

7.

1.23

x

 

= −0,3;

y

 

= 0,2;

x

= 5;

y

 

= 3;

α = arctg

4

.

0

0

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.24

x0

= 2,1;

y0

= −1,1;

x1

= 3,1;

y1

= 0,1; α = 2arctg1,5.

1.25

x0

= 3,2;

y0

= −0,2;

x1

= 1,2;

y1

= −0,8; α = arcsin0,6.

5

РАСЧЁТНОЕ ЗАДАНИЕ 2

Матрица

А задает

переход

от

базиса

x1 ,

x2 ,

x3

к

базису

y1 , y2 ,

y3 ,

а

матрица

В

переход

от

y1 ,

y2 ,

y3

к

базису

z1 , z2 ,

z3 . Найти матрицу перехода от

y1 ,

y2 ,

y3

к x1 ,

x2 , x3

и матрицу перехода от z1 ,

z2 , z3

к x1 ,

x2 ,

x3 .

 

 

 

 

 

 

−1

7

2

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

−10

 

 

 

B =

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1

A =

1

2

,

2

 

0

− 3 .

 

 

 

 

 

 

−1

7

− 7

 

 

 

 

0

− 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

9

2.2A = 4

10

13

2.3A = 35

8

2.4A = 13

0

− 2

2.5A = 91

− 5

2.6A = − 2

−11

1

3

 

2 1

0

 

− 8

 

 

 

 

 

 

 

9 , B = 1

0

3 .

− 7

3

 

 

0

5

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

4

− 6

 

10

 

9

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

− 2

 

 

−1 6 ,

B = 1

 

 

−1 .

9

− 5

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

4

−1

0

 

 

 

 

2

 

4

9

 

 

 

 

B =

 

 

 

 

 

 

8 − 7 ,

0 7

3 .

5

 

 

 

 

 

9

 

0

7

 

−12

 

 

 

 

 

− 7

3

 

 

1

 

1

 

−1

 

 

 

 

B =

 

 

 

−1

 

 

− 3 4 ,

0

 

 

2 .

− 2

−1

 

 

 

1

 

7

 

1

− 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

1

8

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 8 5 , B =

10 0

 

3 .

0

− 7

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

0

6

− 8

2.7A = 3

10

5

2.8A = 18

9

2.9A = 7

1

11

2.10A = 67

8

2.11A = 8

12

− 6

2.12 A = − 5

− 3

−11

− 4

 

8

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

6 , B = 0

2

7 .

9

0

 

 

1

4

3

 

 

 

 

0

− 6

 

 

2

0

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

4 , B = 1 0

 

3 .

− 3

4

 

 

 

3

4

 

2

 

 

 

 

 

 

−1

4

 

 

0

 

2

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 3 1 ,

B = 1

6

7 .

 

1

4

 

 

 

1

 

0

2

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

5

1

3

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 5 6 ,

B = 0

5 2 .

− 5 −1

 

2

−1 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

2

4

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

3 − 3 ,

B = 3

2

0 .

9

 

 

 

0

1

 

7

− 6

 

− 7

8

 

0

1

10

2 −

 

 

 

 

 

 

3 , B =

1

3

6 .

− 3

 

 

 

0

 

 

1

 

3

1

1

3

− 7

3

− 2

1

 

 

 

− 2

 

 

− 2 1

 

 

2.13 A = 4 5

, B =

3

.

 

5

6

− 5

 

 

2

0

− 2

 

 

 

 

 

7

0

− 2

− 5

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.14 A = 4

6

1

, B = 2

1

0

.

 

− 2

1

− 3

 

 

−1

−1 1

 

 

 

 

 

7

 

0

5

− 2

 

1

3

− 2

 

 

− 7

 

− 5

 

 

 

 

 

 

2.15

A =

4

, B =

10

0

5 .

 

 

0

9

−13

 

 

 

2

0

 

 

 

 

 

3

 

 

− 8

0

3

 

1 3

− 6

 

 

 

− 7

 

 

 

 

 

 

 

 

2.16

A =

5

8 ,

B = 5

3

2 .

 

 

 

−1

4

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

2 0

 

 

2

2.17A = 100

6

2.18A = 4

4

6

2.19A = 40

5

2.20A = 12

5

− 9

2.21 A = −1

− 3

11

2.22 A = 13

14

− 2

 

− 8

 

1

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 4 − 2 , B = 1

0 4 .

− 3

 

 

 

 

 

3

1

0

 

 

 

− 6

 

 

 

 

− 8 − 5

 

−17

 

1 0

 

 

 

 

B =

 

−1

 

 

 

 

− 7 − 6 ,

 

 

1 1 .

− 9

 

1

 

 

 

6

 

0

1

 

 

 

 

 

 

 

12

4

 

2

 

14

 

3

 

 

 

 

 

 

 

−10

 

 

6 2 ,

B = 2

 

0 .

 

2

9

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

3

 

1

 

3

− 2

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 − 4 , B =

10

 

3

 

1 .

− 3

 

1

 

 

 

2

−10

 

 

 

 

 

 

 

0

− 6

− 3

 

3

10

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 7 2 , B = 3

0

1 .

5

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

5

6

2

0

 

− 2

1

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 1 ,

B = 7 3

 

2 .

 

6

7

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

1

 

3

 

 

8

 

12 6

− 2

 

6 2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.23

A = 6 1

−11 ,

B = 2

0

2 .

 

 

 

−1 8

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

− 5

 

5 3

 

 

 

−10

4 − 6

 

2

−1 10

 

 

 

− 7

− 9

 

 

 

 

 

 

2.24

A =

0

, B =

2

5

0

.

 

 

1

0

4

 

 

 

0 − 2

 

 

 

 

 

3

 

14 7

− 7

2

−1

0

 

 

− 8

 

 

 

 

− 2

 

 

2.25 A = 14

0

, B = 1

5

.

 

7

1

0

 

 

0

2

4

 

 

 

 

 

9

РАСЧЁТНОЕ ЗАДАНИЕ 3

Привести к канонической форме матрицу и найти базис преобразования.

7

 

−12

− 2

 

 

 

− 4

 

 

3.1 3

 

0 .

 

− 2

 

0

− 2

 

 

 

 

2

 

0

 

0

 

 

−1

 

 

 

 

 

3.3

17

 

6 .

 

 

3

 

6

 

 

 

 

 

 

8

 

 

2

19

 

30

 

 

 

− 5

 

 

 

3.5 0

−12 .

 

0

2

 

 

 

 

 

5

 

−1

− 2

12

 

 

 

 

 

 

 

 

3.7 0

 

4

 

3 .

 

 

0

 

5

 

 

 

 

 

 

6

 

1

8

23

 

 

 

 

 

 

 

 

3.9 0

5

 

7 .

 

 

0

3

 

1

 

 

 

 

 

 

1

−1

16

 

 

 

 

 

 

 

 

3.11 0

1

 

−1 .

 

 

0

1

 

 

 

 

 

 

3

 

5

9

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

3.13 0

3

− 2 .

 

 

0

2

 

 

 

 

 

 

−1

 

9

22

− 6

 

−1

− 4

 

 

3.2

1 .

 

8

16

 

 

 

− 5

 

2

6

5

 

 

 

 

 

 

 

3.4 0

3

1 .

 

0 − 4

−1

 

 

 

 

 

 

 

− 3

2

0

 

 

− 2

 

 

 

3.6

1

0 .

 

15

− 7

 

 

 

4

 

5

− 7

0

 

 

− 3

 

 

 

3.8

1

0

.

 

16

6

 

 

 

− 3

 

 

4

0

5

 

 

 

 

− 2

 

 

3.10 7

9 .

 

 

3

0

 

 

 

 

6

 

 

− 3

11

7

 

 

 

 

 

 

 

3.12 0

5

− 4 .

 

 

0

1

1

 

 

 

 

 

5

0

21

 

 

 

 

 

 

 

3.14 21

2

6 .

 

 

1

0

 

 

 

 

1

 

10