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

П.Геворкян. Сборник задач по высшей математике

.pdf
Скачиваний:
355
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
1.95 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

§ 1.1. Матрицы

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. = (

2

 

0

 

),

 

= (

0

 

1

).

 

 

 

 

 

 

 

5

 

7

 

 

 

 

 

 

3

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти матрицу = − .

(

2

 

 

).

 

 

 

1.5. = (

0

 

3

),

 

=

 

1

 

 

 

(

1

 

 

 

2

)

 

 

(

 

4

 

0

 

)

 

 

3

 

−6

 

 

2

 

−1

 

 

1.6. =

1

 

−2

 

,

 

=

 

 

3

 

 

0 .

 

1.7. = (

−1

 

 

2

),

= (

2

 

1

 

).

 

1.8. = (

 

1

 

 

 

2

 

= (

 

 

 

4

 

 

2

 

 

 

 

2

 

0

 

),

 

0

 

1

).

 

 

 

 

 

 

 

5

 

7

 

 

 

 

 

 

3

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти матрицу = + .

 

 

 

 

 

3

.

1.9. =

3

 

 

 

1

 

5

,

=

0

 

(

1

 

 

 

0

 

 

)

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1.10. =

 

0

 

 

1

 

,

=

 

0

 

 

 

1

.

(

 

3

 

 

1

 

1

)

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти матрицу = − .

 

 

 

 

 

3

.

1.11. =

 

3

 

 

 

1

 

5

,

=

0

 

(

1

 

 

 

0

 

2

)

 

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1.12. =

 

 

 

1

 

,

=

 

0

 

 

 

1

.

(

 

3

 

 

1

 

1

)

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти матрицу = −4 + 3 .

 

).

 

 

 

 

 

1.13. = (

3

 

5

),

= (

3

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

7

2

 

 

 

 

 

 

 

12

Глава 1. Матрицы и определители

 

 

1.14. =

(

2

0

),

= (

5

2

).

 

 

 

 

 

 

 

11

1

 

 

 

4

3

 

 

.

 

 

 

1.15. =

3

0

0

, =

7

1

1

 

 

 

 

 

2

1

5

 

 

 

0

2

1

 

 

 

 

 

0 1 1

 

1

1 0

 

 

.

1.16. Заданы матрицы =

2

5

4

и =

5

3

 

 

 

 

 

 

(

4

4

)

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

5

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

Найти матрицу = 2 + 3 .

 

 

 

 

 

 

1.17. Заданы матрицы =

3

3

4

и =

2

5

.

 

 

 

 

 

 

(

4

5

)

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

5

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Найти матрицу = 6 − 3 .

 

 

 

 

 

 

1.18. Заданы матрицы =

2

5

3

и =

4

4

.

 

 

 

 

 

 

(

3

3

)

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

Найти матрицу = 4 + 5 .

 

 

 

 

 

 

1.19. Заданы матрицы =

2

1

2

и =

3

5

.

 

 

 

 

 

 

(

5

3

)

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

5

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

Найти матрицу = 5 − 3 .

 

 

 

 

 

 

1.20. Заданы матрицы =

2

1

4

и =

2

4

.

 

 

 

 

 

 

(

5

2

)

 

 

4

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

5

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Найти матрицу = 6 + 2 .

 

 

 

 

 

 

1.21. Заданы матрицы =

5

1

3

и =

3

1

.

 

 

 

 

 

 

(

2

3

)

 

 

5

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

Найти матрицу = 3 − 5 .

 

 

 

 

 

 

1.22. Заданы матрицы =

4

2

5

и =

4

1

.

 

 

 

 

 

 

(

3

1

)

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Найти матрицу = 2 + 6 .

 

 

 

 

 

 

§ 1.1. Матрицы

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

1.23. Заданы матрицы =

3

4

5

и =

5

4

.

 

(

1

)

 

4

4

 

 

 

4

3

 

 

4

4

 

 

 

 

Найти матрицу = 2 − 3 .

3

1

5

4

3

1.24. Заданы матрицы =

и =

.

 

(

5

)

 

3

1

 

 

 

5

4

 

 

5

4

 

 

 

 

Найти матрицу = 6 + 2 .

4

3

4

3

2

1.25. Заданы матрицы =

и =

.

 

(

4

)

 

1

2

 

 

 

4

4

 

 

2

4

 

 

 

 

Найти матрицу = 3 − 2 .

 

 

 

 

 

Найти матрицу = · .

1.26. = (

3

5

),

=

(

2

7

 

1

).

 

 

2

1

 

 

 

 

3

2

 

8

 

.

1.27. =

3

0

10

,

 

=

1

9

(

2

9

7

)

 

 

 

 

5

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.28. =

2

1

5

,

=

3

 

4

.

 

(

1

2

)

 

 

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

3

 

1

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.29. = (

 

 

),

 

 

(

 

).

 

1

1

=

5

2

 

 

 

 

1

4

 

 

 

 

4

5

 

 

 

.

 

1.30. =

4

1

5

,

=

4

3

 

 

(

4

5

)

 

 

 

4

5

 

 

 

 

 

 

5

3

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.31. =

1

7

2

,

=

3

4

 

5

.

 

3

4

1

 

 

 

 

7

1

 

2

 

2

5

3

 

 

2

1

 

5

14

Глава 1. Матрицы и определители

 

 

1.32. = 2

 

1

,

=

3

3

2

1

−5 .

 

 

1

 

8

 

 

(

 

 

 

 

 

3 )

 

0

−2

 

6 2 1 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.33. =

5

 

0

1

2

,

=

0

 

1

5

( 2 1 0 4 )

 

 

 

2

 

3

7

 

 

 

1

1 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

11

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

0

12

0

8

 

 

 

1

2

 

1.34. =

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

0

7

 

3

 

1

4

0

1

=

 

3

4 .

 

5

 

8

1

7

0

 

 

 

8

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти матрицу = · .

1.35. = (

7

7

),

= (

9

8

).

1.36. = (

 

10

 

9

 

= (

 

 

 

).

 

 

7

−9

),

 

1

 

9

 

 

 

3

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти матрицу = · .

 

 

 

).

 

 

1.37. = (

3

5

),

= (

2

 

3

 

 

1.38. = (

5

4

),

= (

1

 

5

).

 

 

4

1

3

 

1

 

 

1.39. =

3

3

 

 

 

 

 

1

 

3

 

 

 

.

1

2

,

 

= 0

2

 

4

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

9

 

6

 

7

 

 

,

 

5

 

8

1.40. =

4

7

 

1

 

7

 

=

 

 

2 1 0 9 .

 

3

3

 

5

 

1

 

 

 

 

 

( −5 0 −3 1 )

1

3 2

 

3

 

 

 

 

 

2

0

 

2

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 1.2. Применение матриц при решении экономических задач

 

 

15

 

Заданы матрицы и . Найти произведения и .

1.41. =

(

1

4

),

 

= (

2

1

).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

5

 

 

 

,

 

 

3

6

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

1.42. =

3

7

−2

 

= 3

5

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

9

−2

 

 

 

 

 

 

1

8

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2 −3

,

 

2 7 1

.

 

 

 

1.43. = 5

 

2

 

11

 

=

5

 

4

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

7

 

 

3

 

 

 

 

 

 

2

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

0

5 −8

 

 

 

1 7 1

 

 

 

 

 

=

 

−4

−1

 

,

 

=

(

11 0

1

).

 

 

 

 

 

1.44.

 

 

0

 

7

 

 

 

2 3

5

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

1 .

 

1.45. =

 

7

−1

,

 

=

 

8

 

1

 

 

 

 

 

 

1

−2

 

 

 

 

 

 

8

 

9

 

0

 

2

 

 

 

 

 

 

 

3 −8

 

 

 

 

2

0

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

5

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заданы матрицы , и . Найти матрицу = · · .

1.46. =

(

2

1

),

=

 

(

3

−5

),

= (

1

 

2

).

 

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

,

11

 

2

2

 

2

 

0

,

1.47.

 

=

 

0

 

7

 

11

 

=

1

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

9

2

 

 

7

 

=

2 1

3

 

2 3 4

 

 

 

 

3 0 −1

1

2 1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 1.2. Применение матриц при решении экономических задач

Пусть предприятие выпускает продукцию видов, используя при этом видов сырья. Предположим, что для производства одной единицы продукции -го вида ( = 1, 2, . . . , ) расходуется сырье

16

Глава 1. Матрицы и определители

 

 

-го типа ( = 1, 2, . . . , ) в количестве единиц, т. е. нормы расхода сырья характеризуются матрицей

= 21

22

· · ·

2

.

 

11

12

 

1

 

· · ·

· · ·

·· ·· ··

· · ·

 

1

2

· · ·

 

 

 

 

 

 

 

Предположим также, что стоимость единицы сырья -го типа

равна ( = 1, 2, . . . , ), т. е. стоимость единицы каждого типа сырья задается матрицей-столбцом

1

= 2 .

· · ·

Тогда затраты = ( 1 . . . ) и общая стоимость сырья,

необходимые для планового выпуска продукции, заданного матрицейстрокой

= ( 1 2 . . . ) ,

соответственно вычисляются по формулам:

 

= ,

(1.2)

= = ( ) .

(1.3)

П р и м е р 1.3. Предприятие выпускает продукцию двух видов, используя при этом три вида сырья. Пусть нормы расхода сырья характеризуются матрицей

=

4

2

,

 

1

3

 

5

1

стоимость единицы каждого типа сырья задается матрицей-столбцом

( )

2

= , а план выпуска продукции — матрицей-строкой = 4

= (100 200 300).

Определить затраты и общую стоимость сырья, необходимые для данного планового выпуска продукции.

§ 1.2. Применение матриц при решении экономических задач

17

 

 

Ре ш е н и е. Согласно формуле (1.2) затраты сырья составляют

= = (100·1+200·4+300·5 100·3+200·2+300·1) = (2400 1000).

Общую стоимость сырья вычислим по формуле (1.3):

= = 2400 · 2 + 1000 · 4 = 8800. 2

1.48.Предприятие выпускает продукцию трех видов, используя при этом два вида сырья. Нормы расхода сырья характеризуются матрицей

=

2

1

,

 

5

7

 

3

4

стоимость единицы каждого типа сырья задается матрицей-

столбцом =

(

17

), а план выпуска продукции — матрицей-

строкой = (

 

10

 

).

90 60 90

Определить затраты и общую стоимость сырья, необходимые для данного планового выпуска продукции.

1.49. Завод изготавливает продукцию четырех типов, используя при этом два вида ресурсов. Нормы затрат ресурсов характеризуются матрицей

=

6

3

,

 

2

5

 

 

 

 

 

5 4

2 9

стоимость единицы каждого типа ресурса задается матрицей-

столбцом =

(

3 ), а план выпуска продукции — матрицей-

 

(

 

5

щую

 

)

строкой =

 

110 70 250 140 . Определить затраты и об-

стоимость ресурсов, необходимые для данного планового выпуска продукции.

18

Глава 1. Матрицы и определители

 

 

1.50. Фабрика производит мебель четырех видов, используя при этом три вида материала. Нормы расхода материала характеризуются матрицей

=

10

1

3

.

 

2

3

12

 

5

2

4

 

7

3

1

 

 

 

 

 

 

Стоимость каждого вида материала задается матрицей

1= 15 ,

9

а план выпуска продукции — матрицей = (

30 10 20 9

).

Определить затраты и общую стоимость материала, необходимые для данного планового выпуска продукции.

1.51. Предприятие выпускает четыре вида изделий из трех видов сырья. Нормы расхода сырья характеризуются матрицей

=

4

7

5

.

 

3

1

2

 

2

3

1

 

4

3

5

 

 

 

 

 

 

Стоимость единицы каждого типа сырья задается матрицей

3= 5 ,

2

( )

а план выпуска продукции — матрицей = 200 50 100 300 .

Определить затраты и общую стоимость сырья, необходимые для данного планового выпуска продукции.

§ 1.3. Определители второго и третьего порядков

19

 

 

§ 1.3. Определители второго и третьего порядков

Определителем второго порядка , соответствующим квадратной матрице второго порядка

= (

21

22

),

(1.4)

 

 

 

11

12

 

 

называется число

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

det = | | =

 

11

12

 

= 11 22 12 21.

(1.5)

21

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично, если

11 12 13

= 21

22

23

.

(1.6)

31

32

33

 

 

квадратная матрица третьего порядка, то соответствующим ей определителем третьего порядка называется число

 

 

 

 

 

 

11

12

13

 

 

 

 

 

 

det = | | =

21

22

23

= 11 22 33 + 13 21 32 + 31 12 23

 

 

 

 

 

 

31

32

33

 

13 22 31 11 32 23 33 21 12. (1.7)

Формулу (1.7) легко запомнить, пользуясь схемой, которая называется правилом треугольников , или правилом Сарруса (рис. 1.1).

Рис. 1.1

П р и м е р 1.4. Вычислить определитель матрицы

= (

3

1

).

 

2

4

 

20

Глава 1. Матрицы и определители

 

 

Р е ш е н и е. По формуле (1.5) получим

| | =

3

1

= 2 · 1 − 3 · (−4) = 14. 2

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р 1.5. Вычислить определитель матрицы

=

3

2

4

.

5

3

1

1

3

2

Р е ш е н и е. По формуле (1.7) получим

3 2 4

| | = 5 3 1 = 3·3·2+2·1·1+5·3·4−4·3·1−1·3·3−5·2·2 = 39. 2

1 3 2

Вычислить определитель матрицы .

1.52. =

(

6

1

).

 

 

1.53. = (

2

1

).

 

(

2

3

).

 

 

1.55. = (

 

1

3

 

 

1.54. =

1

−2

 

 

1

1

).

 

 

 

(

2

3

).

 

 

1.57. =

2

0

 

 

.

1.56. =

3

2

 

 

11

2

15

 

 

2

3

 

 

 

 

 

1

3

5

 

 

 

 

 

 

 

.

 

1

4

6

1.58. =

1

2

 

3

1.59. =

2

3

 

4

.

 

 

4

3

 

5

 

 

5

6

 

1

 

 

7 0

1

1 8

3

1.60. =

 

3

2

3

.

1.61. =

2

1

5

.

 

 

5

3

3

 

 

 

1

2

4

 

 

 

3 3

1

4 5 1

Решить уравнение.

1.62.

 

4 −

4

 

=

15.

 

2

−4 −