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

РГР 1 КТУР 1Семестр Лектор Карпета Т В

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
16.03.2016
Размер:
1 Мб
Скачать
☆

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский государственный университет Кафедра математического анализа

51(07) Д-436

В.Л. Дильман, Т.В. Ерошкина, А.А. Эбель

ТИПОВЫЕ РАСЧЕТЫ ПО КУРСУ ВЫСШЕЙ МАТЕМАТИКИ

Сборник задач

Часть 1

Челябинск Издательство ЮУрГУ

2005

Типовой расчет №1 Матрицы и системы линейных уравнений.

Векторная алгебра и аналитическая геометрия

 

 

 

 

 

 

В а р и а н т

1

 

 

 

 

 

1.

Вычислите определитель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−5

1

−4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

4

−1

5

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−4

1

−8 −1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

6

 

2

 

 

 

 

 

2.

Найдите матрицу C:

 

 

1 0

−5

 

3 0

1 −2

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

2

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C =((A

)

B −2B) ;

A =

2 1

8

;

2 5

0 3

 

 

 

 

 

B =

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−2 4

3

 

 

 

−1 0

−2 −2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Решите систему методом Крамера:

2x +6y +5z =1,5x +3y −2z = 0,

7x +4y −3z = 2. 4. Решите матричное уравнение

 

 

1

2

3

 

 

10

0

 

 

 

2 1 0

 

 

8

−2

 

 

 

X =

 

.

 

 

−1 1 0

 

 

−1 4

 

 

 

 

 

 

 

5. Решите систему методом Гаусса:

 

 

 

 

 

x1 −3x2 +4x3 −x4 =1,

 

 

 

 

+3x2

−5x3

+5x4

=10,

 

7x1

 

 

 

+2x2

−3x3

+2x4

=3.

 

2x1

cG

6. Проверьте, что векторы образуют базис: a (2; 0; 3), bG(0; −2; 1),

(1; 4; 0). Вектор dG составляет с осью OX угол 450, с осью OY угол

1200, с осью OZ острый угол;

 

d

 

 

 

 

 

G

 

= 2. Какой угол вектор d образует с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

осью OZ? Разложите вектор d по базису a, b, c .

 

7. В ∆ABC точка D лежит на стороне AB, а точка E – на стороне BC. Точка F является пересечением отрезков AE и CD. Точка D делит

отрезок AB в отношении 1: 2

, а точка E делит отрезок BC в отношении

JJJG

G

JJJG

G

 

 

 

 

JJG

 

 

JJG

 

3:1. Пусть AB =a

, BC = b. Найдите векторы DF и AF.

G G

8. Пусть

G

G

G

 

G

G

a

 

=3,

 

b

 

p =

2a

−b,

q

= a

+3b ,

 

 

= 2, (a; b)=1200 .

Найдите косинус угла между векторами p и q .

 

9.

Найдите координаты вектора x из условий: вектор x

ортогонален векторам aG(1; 0; 2) и b(2; 1; 1), а его проекция на вектор

cG

(1; −2; 2) равна 10.

JJG

JJG

JJJG

 

10.

В тетраэдре ABCD

 

AB(3; 0; 2),

AC(1; −5; 0),

AD(0; 3; −2).

Найдите объем тетраэдра и длину высоты, опущенной из вершины A на грань BCD.

11. Уравнения основания и боковой стороны равнобедренного треугольника ABC соответственно 3x −y −4 =0 и x −2y −8 =0. Точка

D(−1; 3) лежит на боковой стороне. Запишите уравнение третьей

стороны.

12. Составьте уравнение прямой, проходящей через точку A(1; −1; 0) и две скрещивающие прямые:

l :

x −1

=

y

=

z +2

,

l

 

:

x +1

 

=

y −2

=

z

.

 

 

 

2

 

 

 

1

0

 

−2

1

 

 

1

 

 

−3 1

13. В параллелепипеде

ABCDA1B1C1D1:

 

A(1; 2; 3), B(2; 3; 4),

C(1; 0; 1), A1 (2; 4; 6). Найдите расстояние между прямыми AC и BC1.

14. Составьте уравнение кривой, точки которой равноудалены от точки A(3; 2) и прямой y = −4. Полученное уравнение приведите к

каноническому виду и постройте кривую.

 

 

15. Установите,

какая

кривая

определяется

уравнением

y =3 −

1

4x −x2 ,

изобразите ее на координатной плоскости, найдите

 

2

 

 

 

 

 

координаты фокусов этой кривой.

В а р и а н т 2

1.

Вычислите определитель

 

 

 

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

−3

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

−2

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

2

3

 

 

 

 

2.

Найдите матрицу C:

 

 

 

 

1

 

−1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C =(2A

T

B −BA)

T

;

A

 

2

0 0

 

 

;

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

3

−5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Решите систему методом Крамера:

3x +2y +3z = −2,−4x −3y −5z =1,

5x + y −z =3. 4. Решите матричное уравнение

−1

0

3

 

−13

0

 

 

 

 

 

X

1

2

0

 

=

39

13

 

3

1

 

 

 

 

−1

 

 

 

 

1

0

−4

 

 

−7

0

−8

 

B =

.

 

9

−5

−3

 

 

 

260 .

5. Решите систему методом Гаусса:

 

 

 

 

4x1 +2x2 + x3 = 7,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 −x2 + x3 = −2,

 

 

 

 

 

+3x2 −3x3 =11,

 

 

 

 

2x1

 

 

 

 

 

+ x2 −x3 = 7.

 

 

 

 

4x1

cG

6. Проверьте, что векторы

образуют базис: a (1; 1; 1), bG(1; 1; 2),

(1; 2; 3). Вектор dG

составляет с осью OX тупой угол, с осью OY угол

 

0

0

 

G

 

 

G

 

 

 

135 , с осью OZ угол 60 ;

 

d

 

= 4. Какой угол вектор d образует с осью

 

 

G

 

 

 

 

G G

 

 

 

 

 

 

OX? Разложите вектор d по базису a, b, c .

7. В параллелограмме ABCD точка E лежит на стороне BC, а точка

F – на стороне CD. Точка G является пересечением отрезков AE и BF.

Точка E делит отрезок BC в отношении 3:1, а точка F делит отрезок CD

в отношении 1: 2. Пусть

JJJG

G

JJG G

 

 

JJJG

JJG

AB =a ,

AD = b . Найдите векторы AG и BG.

G

G

G

G

G

G

,

 

a

 

=1,

 

b

G

 

8. Пусть p

= a

+b, q = a

+3b

 

 

 

= 2, (a; b)= 600 . Найдите

проекцию вектора

G

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

на вектор p .

 

 

 

 

2p

−q

 

 

 

 

9. Найдите координаты вектора x из условий: вектор x

ортогонален

векторам aG(1; 2; −1) и b(−1; 2; 2),

образует с

вектором

cG(3; 2; 1) острый угол, а модуль вектора x равен

53 .

JJG

 

10. В тетраэдре

SPKT

JG

JJG

 

 

TS(−1; 2; 0),

TK (2; 0; −4),

TP(0; 2; −3).

Найдите объем тетраэдра и длину высоты, опущенной из вершины T на

грань SPK.

 

 

 

 

 

 

 

11. В прямоугольнике

ABCD отношение сторон

AB: BC =1: 2.

Уравнение

прямой

AB

3x −y +7 =0,

точка

Q(4; −1)

– точка

пересечения диагоналей. Найдите уравнения прямых AC и BD.

12. Составьте уравнение прямой, проходящей через точку A(0; 1; −2) и две скрещивающие прямые:

 

 

x +2

 

y −1

 

z

 

 

x = t +2,

 

 

 

 

,

 

 

 

l1

:

 

=

 

 

 

 

=

 

l2

: y = −y

−4,

−3

 

0

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = −2t

13. В параллелепипеде

 

ABCDA1B1C1D1:

A(2; 0; 3), B(1; 1; −1),

C(2; 3; 1), A1 (3; 2; 1). Найдите расстояние между прямыми BD и AB1.

14. Составьте уравнение кривой, точки которой равноудалены от точки A(−3; −1) и прямой y =3. Полученное уравнение приведите к

каноническому виду и постройте кривую.

 

15. Установите,

какая

кривая

определяется

уравнением

x = 2 −

1

y2 −2y +5 ,

изобразите ее

на координатной

плоскости,

 

2

 

 

 

 

 

найдите координаты фокусов этой кривой.

 

В а р и а н т

3

 

 

 

 

 

 

1.

Вычислите определитель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4

5

6

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

6

8

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

7

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Найдите матрицу C:

1

2 −1 3

 

1

−3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

5

−1

−4

 

 

 

2

−4

 

 

C = 2BBT −AT ; A =

 

;

B =

.

 

 

 

 

3

−3 −5 7

 

 

 

8

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

2 1 −2

 

 

 

0

−1

 

3. Решите систему методом Крамера:

 

 

 

 

 

 

 

 

2x +3y +z = 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+9y +5z = −3,

 

 

 

 

 

 

 

7x

 

 

 

 

 

 

 

 

+4y +3z =5.

 

 

 

 

 

 

 

3x

 

 

 

 

 

 

 

4.

Решите матричное уравнение

 

 

 

 

2 −1 1 1

 

−8 3

 

 

 

X

=

.

 

 

0 2

0 5

 

4 2

 

5. Решите систему методом Гаусса:

 

 

 

x1 −x3 + x4 =3,

 

 

 

 

+3x2 −x

3 −x

4 = 2,

 

 

2x1

 

 

 

−3x4 = −6,

 

 

 

5x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 + x2 + x3 + x4 = 2.

cG

6.

Проверьте, что векторы образуют

базис: a (5; 4; 3), bG(3; 3; 2)

(8; 1; 4). Вектор dG составляет с осью OX угол 1200, с осью OY угол

1350, с осью OZ острый угол;

 

d

 

 

G

 

= 6. Какой угол вектор d образует с

 

 

 

 

 

 

 

 

G G

 

 

 

 

 

 

 

 

осью OZ? Разложите вектор d по базису a, b, c .

7. В ∆ABC точка D лежит на стороне AB, а точка E – на стороне

BC. Точка F является пересечением отрезков AE и CD. Точка D делит

отрезок AB в отношении 2:1, а точка E делит отрезок BC в отношении

JJJG

G

JJJG

G

 

 

 

JG

 

 

 

3: 2 . Пусть AB

=a

, AC = b . Найдите вектор BF .

 

 

G G

8. Пусть

G

G

G

G

G

a

 

=3,

 

b

p =

2a

−b,

q = a

+3b ,

 

 

= 2, (a; b)=1200 .

НайдитеG G длину диагоналей параллелограмма, построенного на векторах p и q .

9.

Найдите координаты вектора x (x; −1; x), если проекция вектора

xG×aG

(1; 2; 1) на вектор bG(2; 6; 3) равна 1.

JJG

 

JJJG

 

 

JJG

 

10. В тетраэдре ABCD BA(−2; 4; −6),

BC(0; −1; 2),

BD(4; 0; −2).

Найдите объем тетраэдра и длину высоты, опущенной из вершины B на

грань ACD.

 

 

AC : y +1 =0,

11. В

∆ABC известны: вершина B(2; 3),

сторона

высота

CH : x + y −5 =0. Найдите уравнение

средней

линии ∆ABC ,

параллельной стороне AB.

12. Составьте уравнение прямой, проходящей через точку A(0; −3; 4) и две скрещивающие прямые:

l :

x −4

=

y +1

=

z −2

,

l

 

:

x

=

y +5

=

z

.

1

−1

 

 

 

 

 

1

 

3

 

 

2

0

2

4

 

13. В параллелепипеде

ABCDA1B1C1D1:

A(3; 2; 1), B(1; 1; 1),

C(2; −1; 1), A1 (2; 2; 3). Найдите расстояние между прямыми AC и A1B.

14. Составьте уравнение кривой, точки которой равноудалены от точки A(2; 1) и прямой y = −3. Полученное уравнение приведите к

каноническому виду и постройте кривую.

 

15. Установите,

какая

кривая

определяется

уравнением

y =1−

3

8x −x2 −12 ,

изобразите ее

на координатной

плоскости,

 

2

 

 

 

 

 

найдите координаты фокусов этой кривой.

 

 

 

 

 

 

 

 

В а р и а н т

4

 

 

 

 

 

 

 

1.

Вычислите определитель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

5

0

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

7

0

2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

8

1

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

9

3

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Найдите матрицу C:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

−1

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C =(2ATA +7B)

T

; A =

2 0 −4 −3

 

1 −1 0 −4

 

 

 

 

 

−1 4 7

 

; B =

0 4

−2 3

.

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0

−6

9

 

 

3.

Решите систему методом Крамера:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x +2y +3z = 4,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ y −2z =9,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+4y +5z =5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

4.

Решите матричное уравнение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1 1 1 4 13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

=

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 2 0 3 4

−2

 

 

 

 

 

 

5. Решите систему методом Гаусса:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x1 −x2 + x3 −x4 =1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−x2

−3x4 = 2,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−x3

+ x4 = −3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+2x2 −2x3 +5x4

= −6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x1

 

 

bG(2; −2; 1),

cG

6.

Проверьте, что векторы образуют базис: a (4; −3; 2),

(2; −1; 0). Вектор dG

составляет с осью OX угол 1350, с осью OY тупой

угол, с осью OZ угол 120D ;

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

=8. Какой угол вектор d образует с осью

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

G

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OY? Разложите вектор d по базису a, b, c .

 

 

 

 

 

 

 

7.

В параллелограмме ABCD точка E лежит на стороне BC, а точка

F – на стороне CD. Точка G является пересечением отрезков AE и BF.

Точка E делит отрезок BC в отношении 2:1, а точка F делит отрезок CD

в отношении 2 : 3. Пусть

JJJG

G

JJG

 

 

G

JJJG

AB =a

, AD = b . Найдите вектор

DG .

8.

G

G

G

G

G

G

a

 

= 2 ,

 

b

 

=1 и векторы p и q

Пусть p =

2a

+4b ,

q

= a

−b,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

перпендикулярны друг другу. Найдите модуль вектора q .

 

9. Найдите координаты вектора x из условий: вектор x

ортогонален векторам aG(2; 1; −2)

и b(0; 1; 2),

а его проекция на вектор

cG(2; 3; 6) равна 8.

 

JJG

 

JJG

 

JJJG

 

10. В тетраэдре

OPNK

 

 

(0; −6; 5).

OP(4; 0; 3),

ON(−1; 5; 0),

OK

Найдите тетраэдра и длину высоты, опущенной из вершины O на грань

PNK.

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Высота

и

медиана,

проходящие

через разные

вершины

треугольника

ABC, лежат

на

прямых,

заданных

уравнениями

соответственно x −3y +5 =0 и x + y −9 =0. Найдите уравнения сторон

AB и AC, если B(5; 10).

 

 

 

 

 

12.

Составьте

уравнение

прямой,

проходящей через точку

A(2; 0; −1) и две скрещивающие прямые:

 

 

 

 

x

 

y −2

 

z −2

 

 

x = −3t +2,

 

 

 

 

,

 

 

 

l1 :

 

 

=

 

=

 

l2

: y = t,

 

−1

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z = −1.

13.

В параллелепипеде ABCDA1B1C1D1:

A(−1; 2; 1), B(−2; 1; 2),

C(1; 2; 3), A1 (1; 3; 4). Найдите расстояние между прямыми BD и B1C.

14. Составьте уравнение кривой, точки которой равноудалены от точки A(−2; 5) и прямой y =1. Полученное уравнение приведите к

каноническому виду и постройте кривую.

 

 

15. Установите,

какая

кривая

определяется

уравнением

x = −1+

1

y2 +4y , изобразите ее на координатной плоскости, найдите

 

2

 

 

 

 

 

координаты фокусов этой кривой.

 

 

 

 

В а р и а н т

5

 

 

1. Вычислите определитель

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

0

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

2

4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

−3

0

0

 

 

 

 

2. Найдите матрицу C:

 

2

3

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C = (A

T

+B)(2B

T

 

 

 

 

2

5

−4

 

;

 

 

−A); A =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Решите систему методом Крамера:

5x +2y +3z = 25,x +2y = 25,

3x +4y +7z = 25.

−1

0

5

 

 

0

1

−3

 

B =

.

 

2

−2

−4

 

 

 

4. Решите матричное уравнение

 

−5

0

3

 

 

 

 

 

0

2

5

 

123).

 

 

X

=(−41 82

 

 

 

−1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

 

 

 

5. Решите систему методом Гаусса:

 

 

 

 

 

x1 +2x2 +3x3 = 6,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x1 +3x2 +4x3 =9,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x1 +4x2 +5x3 =12,

 

 

 

 

 

 

 

−x2 −x3 = −1.

 

 

 

 

 

x1

 

a (2; −3; 1),

bG(3; −3; 1),

cG

6. Проверьте, что векторы образуют базис:

(2; −1; 2). Вектор dG составляет с осью OX угол 60D, с осью OY угол

135D, с осью OZ тупой угол;

 

d

 

=

 

G

образует с

 

 

10. Какой угол вектор d

осью OZ? Разложите вектор d

 

 

 

 

G G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по базису a, b, c .