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

Методическое пособие 398

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
1.17 Mб
Скачать

Выясним, существует ли базис из собственных векторов. Оператор A имеет кратные собственные значения. Тогда его матрица приводима к диагональному виду тогда и только тогда, когда каждому кратному собственному значению соответствует столько собственных векторов, какова его кратность.

Рассмотрим сначала кратное собственное значение1,2 9 . Найдем соответствующую ему линейно независи-

мую систему собственных векторов - это фундаментальная система решений однородной системы уравнений

 

 

 

 

8

4

8 x1

 

 

0

 

( A E) X O ( A 9E) X O

 

4

2

4

x

 

 

 

0

 

,

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

4

8

x

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

откуда находим 2x x

2x

0 ,

или

x

 

1

x

x

,

где

 

1

2

3

 

 

 

1

2

 

2

 

 

3

 

 

 

 

x2 , x3 - свободные неизвестные. Для построения фундамен-

тальной системы решений поочередно одно из свободных неизвестных полагаем равным единице, а остальные - нулю.

Пусть

x

1,

x

0

x

 

1

. Тогда

X

 

(

1

,1, 0) .

 

1

 

 

2

 

3

 

1

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть

x2

0 ,

x3 1

x1

1. Тогда X2

( 1,0,1) .

Таким образом,

собственному значению 1,2 9 крат-

ности 2 соответствует два линейно независимых собственных вектора X1 , X 2 .

Для собственного значения 3 9 находим один соб-

ственный вектор X3 (1, 12 ,1) .

Построенная система собственных векторов X1 , X 2 , X3 будет линейно независима. Кроме того, число собственных векторов (три) совпадает с размерностью пространства,

49

в котором действует оператор, соответствующий матрице A . Следовательно, собственные векторы X1 , X 2 , X3 образуют базис и матрица A приводима к диагональному виду:

9

0

0

 

 

 

 

 

 

 

0

9

0

.

 

0

0

9

 

 

 

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Найдите собственные значения и собственные векторы линейного оператора, заданного в некотором базисе данной матрицей.

1.

7

 

2

 

2.

6

 

3

 

3.

2

3

 

 

15

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

1

 

 

 

4

1

 

 

1

0

 

2

 

5

0

2

 

1

1

1

4.

 

1

1

 

 

 

5.

 

8

1 4

 

6.

 

4

1

2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

0 0

 

2

 

 

 

 

0

5

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

4 1

Приводима ли данная матрица к диагональному виду? В случае положительного ответа укажите базис из собственных векторов и выпишите вид матрицы в этом базисе:

 

 

3

0

 

1

0

1

7.

8.

 

1

2

0

 

 

8

3

 

 

 

 

 

 

 

 

8

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1 3

1

 

6

5

3

 

9.

 

3

5

 

 

10.

 

3

2

2

 

;

 

1

 

 

 

 

3

3

1

 

 

 

2

2

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

ОТВЕТЫ

Тема 1.

1. 26

 

 

2. -38

3. 7

 

4. 0

 

5.

 

2a

 

6. 3x 1

7. -1

8. 3

 

9. -20

 

10.

x(x2 a2 )

 

11. -36

12. 0

13. 87

 

 

14. -10

 

15. 2x

 

16. -19

 

17. 189

18. 48

19. -27

 

21. 2; 3

 

22. 0; 2

 

 

23. (4; )

24. ( 6; 4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1

 

11

 

 

 

 

 

 

6

 

7

30

 

 

 

 

 

 

 

3

11

 

Тема 2.

3. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

;

 

б)

AB

,

 

AB

0

11

19

BA

2

8

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

29

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

3

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

7

35

 

 

 

 

 

15

 

6

 

 

9

BA 13 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

10

14

BA

 

1

 

 

 

; в)

AB

 

 

 

8 12

,

г) AB BA

15

20

20

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

10

 

 

1 1

0

 

 

 

 

 

 

 

10

 

4 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

0

0

 

 

 

0

ac

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

1

 

 

 

 

 

 

15

 

 

д) AB

0

 

 

,

B

 

0

 

.

 

4. а)

 

ABC

 

 

4

 

 

 

; б)

ABC

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0 2

 

 

4 5

5 0

 

 

 

 

 

1

 

16

 

 

 

 

 

 

21

23

15

 

 

 

 

 

 

 

6. а)

 

; б)

13 34

 

.

 

5. BA

 

 

 

 

 

 

,

AC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

3

 

1

 

 

5

 

 

2 6

6 0

 

 

 

 

 

16

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

22

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96

12

 

2

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

1

5

 

 

 

 

 

11

100

7.

18

54

8

8.

 

( AB)T

 

 

,

AT BT

 

6

 

0

3

. 9.

ABC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51

105

111

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

1 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

9

 

 

 

 

4

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. а)

;

б)

 

0

74

0

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 5 2

5 ; б)

2

 

1

 

 

 

 

 

 

1/ 4

 

3 / 8

7 / 8

 

8 29

11

Тема 3. 1. а)

 

 

; в)

 

1/ 4

1/ 8

5 / 8

;

г)

5

 

18

7

 

 

 

 

 

 

1 5

1 5

 

5 2

 

3 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/ 2 1/ 4

3 / 4

 

 

 

1

 

3

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3

 

 

 

1

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) 3

2

 

2. 0

и 5,5 .

3. а)

2

2

; б)

 

1

1

 

1

;

в) нет решений;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

7 7

 

 

 

5

1 4

 

 

 

 

 

4. а)да; б)нет; в)нет; г)да; д)да 5.

 

1

 

 

 

 

0

 

8

 

2

 

. 6.

1

15

3

8

 

. 7. C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

42

42

32 8

 

 

10

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 14

 

 

 

 

 

51

 

1

6 3

б)

9

0 2

 

57

4 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. а)

 

 

;

 

 

 

; в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

4 0

 

 

 

 

39

4 10

 

 

48

4 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 4. 1.

x 2, y 3 2. x 1, y 2

3. x1

16, x2

7 4. x1 2, x2 3

 

 

5.

x1 3, x2 2, x3 1

6. x1 1, x2 0, x3 2

7. x1 4, x2 1, x3 2

 

 

8.

x 2, y 1, z 1

9.

x1 2, x2

0, x3

1

10.

x1 1, x2

1, x3

2

 

 

Тема 5.

1.

x1 2, x2 1, x3 1.

2. Система несовместна

 

 

 

 

 

 

3.

x 7 9, x 5 5, x , x

 

4. x

1

2, x

4

2, x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

4

 

 

 

1

5

 

2

5

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

x1 1 , x2

3 , x3

, x4

6.

x1 10, x2 5, x3

7

 

 

7. Система несовместна

8.

x1 2 15 17, x2 3 3, x3 , x4

 

 

9.

x1 2 2, x2

5, x3

 

10. Система несовместна

 

 

 

 

 

 

11. x1 14 , x2 21 , x3

, x4

 

12.

x1 2, x2

0, x3

1, x4 1

 

 

Тема 7.

1. (5, 3, -2)

2. (0, 2, 1, 2)

3. ( 2, 3 2,

17 2)

4. (7 4,

6 4,

7 4)

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2 3

 

 

 

1 4

3

 

 

 

 

4

 

 

2

 

 

 

 

5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

1

 

 

 

 

 

,

 

x

e

e 3e

,

 

 

TB B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1 0

 

TB B

1

5

3

 

 

 

 

 

3

 

1

3

 

2

 

3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 6

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

 

44

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

e 11e

 

e .

6. (-4; -8; 8) 7. 0, 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1

 

2

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 8.

2.

(2x1 2x2 6x3 , 3x1 2x3 , 4x2 2x3 ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

85

59

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

4.

 

 

 

 

 

25

5. а) (2;3) ,

б) ( 3;3) ,

в)

(1;3; 4)

 

 

 

 

 

121

84

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

9

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

52

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Высшая математика для экономистов [Текст] : учебник для вузов / Н. Ш. Кремер, Б. А. Путко, И. М. Тришин, М. Н. Фридман. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : ЮНИТИ,

2004. – 471 с. – ISBN 5-238-00030-8.

2. Практикум по высшей математике для экономистов [Текст] : учеб. пособие для вузов / Н. Ш. Кремер, И. М. Тришин, Б. А. Путко и др.; под ред. Н. Ш. Кремера. –

М. : ЮНИТИ-ДАНА , 2002. – 423 с. – ISBN 5-238-00459-1.

3. Рябушко, А. П. Сборник индивидуальных заданий по высшей математике [Текст] : учеб. пособие. В 3 ч. Ч. 1. / А. П. Рябушко, В. В. Бархатов, В. В. Державец, И. Е. Юруть.

– Минск : Вышэйшая школа, 1990. – 271 с.

53

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение ………………………………………………..….

1

Тема 1. Вычисление определителей …………………….

2

Тема 2. Действия с матрицами ………………………….

9

Тема 3. Обратная матрица. Матричные уравнения ……

15

Тема 4. Правило Крамера и матричный метод решения

 

 

систем линейных уравнений ……………….….

21

Тема 5.

Метод Гаусса ……………………..…………….

26

Тема 6. Системы линейных однородных уравнений ….

34

Тема 7.

Базис и размерность линейного пространства

38

Тема 8.

Линейные операторы ………………………..….

42

Тема 9.

Собственные векторы и собственные значения

 

 

линейного оператора …………………………….

46

Ответы …………………………………………………..…. 51

Библиографический список …………………………..…. 53

54

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по дисциплине «Линейная алгебра»

для студентов специальности 38.03.05 «Бизнес-информатика», профиль «Электронный бизнес» очной формы обучения

Составители: Майорова Светлана Павловна

Завгородний Михаил Григорьевич

В авторской редакции

Компьютерный набор С.П. Майоровой

Подписано к изданию 03.06.2015. Уч.- изд. л. 3,3.

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

394026 Воронеж, Московский просп., 14