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

Учебное пособие 1816

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
2.28 Mб
Скачать

Варианты расчетно-графических работ

Характеристика задания

Предлагаемые задания индивидуальны для каждого студента. Каждый вариант состоит из 20 задач, которые необходимо выполнить четко, с кратким описанием решения.

В первой задаче требуется вычислить значение выражения a A + b B + c C , от студента потребуется знание приемов сложения матриц и умножения матрицы на число (лекция 1, см. также [3, §2, с. 11]).

Во второй задаче необходимо найти произведение матриц; естественно, следует обратить свое внимание на то, что произведение двух матриц AB имеет смысл только в том случае, когда матрицы A и B являются согласованными. Поэтому сначала проверьте, являются ли матрицы согласованными, а затем найдите их произведение (лекция 1, см. также [2,

гл.5, §6, с. 174]).

Втретьей задаче требуется найти матрицу Х, удовлетворяющую условию a A +λ X = b B. Для решения этого задания требуется выразить матрицу Х через матрицы A и B , а затем, используя правила сложения матриц и умножения матрицы на число, вычислить элементы матрицы Х (лекция

1, см. также [3, §2, с. 11]).

Вчетвертой задаче необходимо найти значение многочлена f (x) от

матрицы А. Для решения задачи подставьте в многочлен вместо аргумента

матрицу А: так как An = A A ... A , то решение задания сводится к умноже-

14243 n раз

нию, сложению матриц и умножению матрицы на число. (лекция 1, см. также

[2, гл.5, §6, с. 174]).

Пятая задача посвящена вычислению определителей. Определитель третьего порядка можно вычислить по правилу треугольника [1, см. также гл.1, §1, с. 13], а определитель четвертого порядка – разлагая его по строке или столбцу (лекция 2, [3, см. также §1, с. 4]).

В шестой задаче требуется решить уравнение с определителем третьего порядка в левой части относительно неизвестного х. Для решения задания необходимо разложить определитель по строке или столбцу (лекция 2, см. также [3, §1, с. 4]), а затем полученное выражение приравнять к нулю и решить полученное алгебраическое уравнение.

В седьмой задаче требуется проверить свойство определителя det(A B)=det(A) det(B). Для этого отдельно вычислите выражение det(A B) в левой части равенства и det(A) det(B) в правой части (отметим, что данные

определители могут быть посчитаны либо по правилу треугольника, либо разложением по строке или столбцу) (лекция 2, см. также [1, гл.1, §1, с. 13],).

Восьмая задача посвящена отысканию обратной матрицы A1 . Как известно, обратная матрица существует только у невырожденных матриц,

121

поэтому предварительно следует вычислить определитель матрицы А: если он отличен от нуля, то матрицы A невырожденная и можно переходить к

отысканию обратной матрицы A1 (лекция 2, см. также [3, §2, с. 14]).

Вдевятой задаче необходимо решить простейшее матричное уравнение с использованием обратной матрицы, для этого требуется умножить обе части данного уравнения на матрицу, обратную к одной из данных, таким образом, чтобы в левой части уравнения осталась только матрица Х . При решении помните, что обратная матрица существует только

уневырожденных матриц (лекции 2,3, см. также [2, гл.5, §6, с. 179]).

Вдесятой задаче требуется найти ранг матрицы методом эквивалентных преобразований и указать какой-нибудь базисный минор. Как известно, при эквивалентных преобразованиях ранг матрицы не меняется, поэтому задача состоит в преобразовании исходной матрицы в матрицу, ранг которой легко находится. Напомним, что базисный минор представляет собой определитель r -го порядка (где r - это ранг матрицы), составленный из элементов данной матрицы, отличный от нуля (лекция 3, см. также [1, гл.1, §7, с. 36])

Водиннадцатой задаче необходимо найти значения параметра λ, при котором ранг данной матрицы равен указанному числу r . Для решения задачи следует вспомнить определение ранга матрицы: рангом матрицы A называется наивысший порядок ее миноров, отличных от нуля (лекция 3, см.

также [2, гл.5, §4, с. 159]).

Вдвенадцатой задаче требуется решить данные системы линейных уравнений по формулам Крамера, матричным способом и методом Гаусса. Отметим, что, начав решение системы по формулам Крамера, целесообразно сразу ответить на вопрос, имеет ли система единственное решение, для этого необходимо вычислить определитель системы, в случае, если он отличен от нуля, ответ однозначен, система имеет решение и притом единственное

(лекция 3, см. также [3, §3, с. 19]).

Тринадцатая задача посвящена исследованию систем линейных уравнений. Для установления совместности системы требуется использовать теорему Кронекера-Капелли. Кроме того, в случае совместности системы требуется ее решить методом Гаусса или методом Крамера (лекция 3, см.

также [3, §3, с. 19]).

Четырнадцатая задача посвящена нахождению собственных значений и собственных векторов линейного преобразования, заданного матрицей А. Вопрос об отыскании собственных значений и собственных векторов

линейного преобразования сводится к решению характеристического (A λE)= 0 относительно неизвестного λ , далее по каждомууравнения

найденному собственному значению λ составляется однородная система (A λE) X = 0, ее ненулевое решение и является собственным вектором, отвечающим собственному значению λ (лекция 9, см. также [3, §4, с. 47]).

В пятнадцатой задаче требуется проверить, образуют ли векторы a , b ,

122

c базис линейного пространства R , если да, то с помощью матрицы перехода найти координаты вектора d в базисе a , b , c . Из условия задачи следует, что размерность пространства R равна трем, так как три координаты у заданных векторов. Следовательно, для того чтобы векторы a , b , c образовывали базис, достаточно, чтобы они были линейно независимыми. Если векторы a , b , c – базис линейного пространства R , то матрица, столбцами которой являются координаты этих векторов в базисе e1 , e2 , e3 , и будет матрицей перехода P от базиса e1 , e2 , e3 к новому a , b , c . Связь между координатами вектора d в базисе a , b , c и в базисе e1 , e2 , e3 устанавливается с помощью матрицы перехода (лекция 4, см. также [1,гл. 2, §4, с. 73]).

В шестнадцатой задаче необходимо в евклидовом пространстве вещественных матриц размером 1×3 по данному базису g1, g2 , g3 построить ортонормированный базис e1, e2 , e3 . Как известно, это всегда можно сделать, применив процесс ортогонализации Грама-Шмидта (лекция 7, см. также

[1,гл. 4, §2, с. 139]).

В семнадцатой задаче задано линейные преобразования A x = (x,a )a и B x =[x,a ] евклидова пространства свободных векторов. Требуется найти матрицы линейных преобразований A и B в ортонормированном базисе i , j,k , а также найти в базисе i , j,k координаты векторов u = A x и v = B x . Известно, что линейному преобразованию A ( B ) в ортонормированном базисе i , j,k евклидова пространства свободных векторов соответствует матрица A ( B ). Для ее отыскания необходимо вычислить скалярное произведение в случае линейного преобразования A и векторное произведение в случае линейного преобразования B , взяв в качестве вектора x последовательно базисные векторы i , j,k , полученные координаты образов базисных векторов A i , A j , A k ( B i , B j , B k ) будут являться столбцами матрицы A ( B) (лекция 8, см. также [1,гл. 3, §1, с. 96]).

В восемнадцатой задаче дана матрица A линейного преобразования в базисе e1 , e2 , e3 . Требуется найти матрицу линейного преобразования в базисе a , b и c , указанном в задании №15. Для решения этой задачи необходимо воспользоваться формулой, связывающей матрицы линейного преобразования в разных базисах (лекция 8).

В девятнадцатой задаче требуется указать базис пространства, в котором матрица линейного преобразования A имеет диагональный вид, и привести матрицу A к диагональному виду. Как известно, матрица линейного оператора A имеет диагональный вид в базисе из своих собственных векторов, поэтому сначала необходимо найти собственные векторы матрицы линейного преобразования A , а затем выписать матрицу A в новом базисе. Для того чтобы проверить полученный результат, воспользуйтесь формулой, связывающей матрицы линейного преобразования в разных базисах (лекция

10, см. также [2,гл. 6, §4, с. 221]).

В двадцатой задаче необходимо привести к каноническому виду

123

уравнение кривой второго порядка и построить линию, определяемую данным уравнением. Для решения этой задачи необходимо выписать матрицу квадратичной формы, соответствующей данному уравнению, найти собственные значения и векторы этой матрицы, затем выписать линейное ортогональное преобразование переменных. С его помощью преобразовать уравнение линии, перейдя к новым переменным, далее построить линию, соответствующую новому уравнению (лекция 11, см. также [3, §5, с. 54]).

124

ВАРИАНТ № 1

 

 

№1. Вычислить 3А+4В-2С, где

 

 

1

0

2

 

 

1 1

0

 

 

3 4 5

A=

2

1

3 ,

B

=

 

2

3

 

,

C =

 

1

3

.

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

5

 

 

 

 

 

6

 

 

4 3

5

 

 

 

6

 

 

8

7

№3. Даны матрицы

3

4

1

 

 

1

1

1

 

 

0

2

 

,

 

2

9

3

 

A =

5

B =

.

 

1

 

 

 

 

7

5

2

 

 

2 3

 

 

 

Найти матрицу Х из уравнения А – 1/3Х = 2В.

№5. Вычислить определители

 

2

 

3

1

 

 

3

 

1

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

6

8

,

6

1

1

2

 

.

 

 

1

 

1

2

 

 

1

 

0

0

0

 

 

 

 

 

 

1

 

3

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№7. Найти detAB и проверить, что

 

 

 

det(AB)=det(A) det(B)

 

 

 

 

 

2 1 3

 

3

2 1

 

 

1 3 1

 

 

 

1 0 2

 

A =

,

B =

.

 

 

1

1 1

 

 

 

1

2 1

 

 

 

 

 

 

 

№9. Решить матричное уравнение

 

 

 

1

2

 

 

5

 

1

 

 

 

 

 

 

X =

 

 

 

.

 

 

 

 

3

 

 

 

2

7

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

№11. При каких значениях параметра “λ” ранг матрицы равен указанному числу

 

2λ

1

 

r = 2.

 

 

 

,

 

4

λ

 

 

 

 

 

№2. Найти произведение матриц

 

3

1

2

1

 

1

4

 

 

 

 

 

 

2

0

1

1

 

2

0

 

 

 

1

3

0

4

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№4. Найти значение многочлена f(x)= 3x5 + 2x - 7 от матрицы

 

 

A =

 

1

0

 

 

 

 

.

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

№6.

Найти x из уравнения

 

3 x

8

1

 

=0.

 

 

 

0

2 x

3

 

 

0

 

0

8 x

 

 

№8. Найти матрицу, обратную к матрице

 

1

2

3

 

 

2

3

 

 

 

1 .

 

0

1

2

 

 

 

№10. Найти ранг матрицы и указать какой-нибудь базисный минор

 

1

1

2

3

0

 

 

2

0

6

1

2

 

 

 

 

3

0

4

4

2

.

 

 

 

1

2

8 2

2

 

 

 

№12. Решить системы уравнений: а) по формулам Крамера; б) матричным способом; в) методом Гаусса

1)

x1 + 3x2 x3 = −1

4x +2x

 

x

 

= 0

 

2)

x

1

 

2

 

 

3

 

 

4x1 + 4x2 + 3x3 = 3 ,

 

+2x

2

+ x

3

=1 .

 

3x1 2x2 + 5x3 =13

1

 

 

 

 

 

 

 

 

x3 = −3

 

 

 

 

x2

 

 

№13. Исследовать системы уравнений и в случае совместности решить их

2x1 x2 = 3

2x1 3x2

x3 = 0

 

x1 x2 + x3 x4 = 3

 

x1 + x2 + x3 =

0

а)

б) x1 + x2 + x3 =

1

 

в) 2x1 + x2

3x3 + x4 = 0

 

,

,

г)

= 0.

x1 3x2 = −5 ,

 

 

 

 

 

 

3x1 + x2 + 2x3

4x1 +5x2 = −7

3x1 2x2

=1

 

 

3x1

+ x2

x3 + 3x4 = −1

 

5x1 2x2 x3 = 0

 

 

 

= −1

 

x2

3x3 +3x4 = 7

 

 

 

 

x1 2x2 2x3

6x1

 

 

 

125

№14. Найти собственные значения и собственные векторы линейного

преобразования, заданного матрицей

A =

 

2

1

1

 

0

1

0

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

1

 

 

 

 

 

 

 

№15.

Даны

координаты

 

векторов

a = (2,2,3) ,

 

 

= (1,3,2) ,

c = (3,1,1) и

 

b

 

 

= (7,1,6) в базисе e1 , e2 , e3 линейного пространства R ;

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) доказать, что векторы a ,

 

 

и c образуют базис;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) найти координаты вектора d

в базисе a , b , c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№16.

В евклидовом пространстве вещественных матриц

размеров

1×3

со

скалярным

произведением

(x, y)= x1 y1 + x2 y2 + x3 y3 ,

 

 

где

x = (x1

x2

x3 ),

 

y = (y1

y2

y3 )

по

данному базису

 

g1 = (1

1 0),

g2 = (2

1

2),

 

g3 = (0

0

3) построить

ортонормированный базис e1, e2 , e3 .

Найти

угол между

векторами x = −2e1 + e2 +3e3 , y = 2e1 + 4e2 e3.

№17. Задано линейное преобразование A x = (x, a )a и B x =[x, a ] евклидова пространства свободных векторов, найти:

а) матрицы линейных преобразований A и B в ортонормированном базисе i , j, k , если a = −2i + j +k ;

б) координаты векторов u = A x и v = B x в базисе i , j, k , если x = j 6k .

1

1

0

 

№18. Дана матрица A =

0

3

2

линейного преобразования в базисе e1 , e2 ,

 

4

0

1

 

e3 . Найдите матрицу линейного преобразования в базисе a , b и c , указанном в задании №15.

1

2

0

 

№19. Указать базис пространства, в котором матрица A =

2

2

2

 

0

2

3

 

линейного оператора A имеет диагональный вид, и привести ее к диагональному виду.

№20. Привести к каноническому виду уравнение кривой второго порядка и построить линию, определяемую данным уравнением:

5x2 + 4xy +8 y 2 12 5x 12 5y 20 = 0 .

126

ВАРИАНТ № 2

 

 

 

№1. Вычислить 2А+0,5В-С, где

 

№2. Найти произведение матриц

 

 

 

1 0 2

 

 

 

 

 

1 1 0

3 4 5

 

1 1 0

 

1

 

1 1 1 1

 

 

A=

 

2 1 3 , B =

2 3 4 , C = 1 3 2 .

 

 

2 2 3

 

 

 

 

3

 

 

3 4 4

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 4 5 1

7 6 5 4

 

 

 

4 3 5

 

 

 

 

 

 

 

5 6

8

 

6 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 0

6

 

0

 

 

0 2 0 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№3. Даны матрицы

 

 

 

 

 

№4. Найти значение многочлена

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

4

 

 

1

 

1

1

1

 

 

f(x)= 3x2 + 2x - 7 от матрицы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A =

 

 

 

2 5 , B = 2 9 3 . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 5

2

 

 

 

 

 

A

=

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти матрицу Х из уравнения X +0,5B =A.

 

 

 

 

 

 

 

2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№5. Вычислить определители

 

 

№6.

Найти x из уравнения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 3 6

 

 

 

2 1 1 1

 

 

 

 

3 x

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 0 3

,

 

 

3 0 0

0

.

 

 

 

3 x 3 x

 

 

 

5

 

 

 

 

 

=0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

 

2

 

1

1

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

5 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

1

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№7. Найти det(AB) и проверить, что

№8. Найти матрицу, обратную к матрице

 

 

 

 

 

 

det(AB)=det(A) det(B)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2 3

 

2 0 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1 1

 

 

 

2 1 1

 

 

 

 

 

1 2 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A =

, B =

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 1 2

 

 

 

4

3 2

 

 

 

 

 

 

4

 

5

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№9. Решить матричное уравнение

 

№10. Найти ранг матрицы и указать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 2 1 1

 

 

 

 

 

 

какой-нибудь базисный минор

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

5

 

1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 4 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

2

 

6

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

2

 

3

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№11.

При каких значениях параметра “λ

 

№12. Решить системы уравнений: а) по

 

ранг матрицы равен указанному числу

 

формулам Крамера; б) матричным

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

способом; в) методом Гаусса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

λ 1

 

 

 

r = 3.

 

 

 

 

x1 + x2 x3 =

6

 

 

 

2x

 

+ x

3

+ 3x

4

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

2

 

 

λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 3x2 4x3

 

 

 

2x2 x1 x3 2x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

2x1

= 21,

2) x

x

2

 

+ 4x

4

= 2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 3x3

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7x1

= 6

 

 

x

+ 2x

2

+ x

3

+ 3x

4

= 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№13.

Исследовать системы уравнений

и в случае совместности решить их

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

+ 2x

 

=1

 

 

 

9x1 x2 = 0

 

x1 + 2x2 = −1

 

 

2x1 3x2 + x3 = 0

 

а)

1

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

+ x + x =1

 

 

 

3x + x + x = −2

 

 

 

+ x2 + x3 = 0 ,

в)

 

 

 

 

 

г) x

 

.

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

3

 

 

 

,

 

x1

 

3x1 x2 = 4 ,

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 + x2 + x3 = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x1 +5x2 x3 = −1

 

 

 

x

x

2

+ x

3

 

= 0

 

 

 

 

2x1 x2 x3 = 0

 

5x1 +3x2 = 2

 

 

7x +3x + x =

3

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

127

№14. Найти собственные

значения

и

собственные векторы линейного

 

2

1

0

 

 

преобразования, заданного матрицей

 

0

1

1

 

A =

.

 

 

0

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№15.

Даны координаты

 

векторов

a = (2,2,3) ,

 

 

= (1,3,2) ,

c = (3,1,1)

 

и

b

 

 

= (7,1,6) в базисе e1 , e2 , e3

линейного пространства R ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) доказать, что векторы a ,

 

 

и c образуют базис;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в базисе a ,

 

 

 

c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) найти координаты вектора d

b ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№16. В евклидовом пространстве вещественных матриц размеров

1×3

 

со

скалярным

произведением

(x, y)= x1 y1 + x2 y2 + x3 y3 ,

где

x = (x1

 

x2

x3 ),

 

y = (y1

y2

 

 

y3 ) по данному базису

g1 = (3

4

 

 

0), g2 = (0

3

 

1), g3 = (0 0

 

2)

построить

ортонормированный

базис e1, e2 , e3 .

Найти

угол

между

векторами

x = 2e1 5e2 + e3, y = e1 + e2 + e3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№17. Задано линейное преобразование A x = (x, a )a

и B x =[x, a ]

евклидова

пространства свободных векторов, найти:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) матрицы линейных преобразований A и B в ортонормированном базисе i

j, k ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

если a = i

3 j +4k ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

координаты

векторов

 

u = A x

и

 

v = B x

в

базисе

 

 

 

 

 

 

 

если

 

 

 

 

i

, j, k ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = i

+2 j +3k .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№18. Дана матрица A =

1

 

 

 

0

5 линейного преобразования в базисе

e1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e2 , e3 . Найдите матрицу линейного преобразования в базисе a ,

 

и

c , указанном в

b

задании №15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

1

 

 

 

 

№19.

Указать

базис

пространства,

в

котором

матрица

A = 2

3

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

2

линейного оператора A имеет диагональный вид, и привести ее к диагональному виду.

№20. Привести к каноническому виду уравнение кривой второго порядка и построить линию, определяемую данным уравнением:

8x2 +6xy 6 10x 4 10 y 10 = 0 .

128

ВАРИАНТ № 3

№1. Вычислить - А – В + 3С, где

 

 

1

0

2

 

 

1 1

0

, C =

3 4 5

A =

 

2

1

3

 

,

B=

 

2

3

 

1

3

2 .

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 3

5

 

 

 

 

1

5

 

 

6

 

 

 

 

 

 

6

 

8

7

 

№3.

Даны матрицы:

 

 

3

4

1

1

1

1

 

 

0

2

 

 

2 9

3

 

A =

5 , B =

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

5 2

 

1 2 3

 

 

Найти матрицу Х, из уравнения 2A–X = 3B.

№5. Вычислить определители

 

1

1

3

 

,

 

2

1

1

3

 

 

 

 

 

 

 

2

1

5

 

 

5

4

0

1

 

.

 

2

3

8

 

 

 

1

0

0

0

 

 

 

 

 

1

5

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№7. Найти det(AB) и проверить, что det(AB)=det(A) det(B)

 

1

1

1

 

3

2

2

 

2

1

0

 

 

0

1

1

 

A =

,

B =

.

 

2

2 2

 

 

3 1

1

 

 

 

 

 

№9. Решить матричное уравнение

10

1

1

2

 

X

 

 

 

=

 

 

.

 

1

2

 

 

2

1

 

 

 

 

 

№11. При каких значениях параметра “λ” ранг матрицы равен указанному числу

1

λ

2

r = 2.

 

 

 

,

 

1

 

 

 

 

12 λ

 

№2. Найти произведение матриц

4

2

1

0

2

1

 

 

 

 

 

5 3

1

1

 

6 9

 

 

 

3

1

7

2

 

11

0

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

3

№4. Найти значение многочлена f(x)= 2x2 - 2x + 7 от матрицы

 

1

0

A =

 

.

 

2

 

 

1

№6. Найти x из уравнения

 

3 x

8

19

 

=0.

 

 

 

0

2 x

3

 

 

0

0

x 14

 

 

№8. Найти матрицу, обратную к матрице

 

 

 

 

 

2

3

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

2

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№10. Найти ранг матрицы и указать

 

 

какой-нибудь базисный минор

 

 

 

 

 

 

3

 

1

 

2

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

4

2

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 3

 

1

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

0

 

3

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№12. Решить системы уравнений: а) по

формулам Крамера; б) матричным

 

 

 

способом; в) методом Гаусса

 

 

x

+2x

2

+

3x

 

= 6

 

4x

+2x

2

x

=

0

1

 

 

3

 

 

 

1

 

3

 

 

1) 2x1 +3x2 x3 = 4,

2) x1 +2x2 + x3 =1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x1 + x2 4x3 = 0

 

x2 x3 = −3

 

 

 

№13. Исследовать системы уравнений и в случае совместности решить их

 

 

 

2x +3x = 3

 

x1 + x2

x3 =1

 

x

x

2

x

3

x

4

=1

 

x

+ x + x =

0

 

 

1

 

2

 

x x

 

 

 

 

 

 

 

в)

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)

 

б)

2

+ x

4

=

2

 

2x

+ x

 

x

 

+ x

 

=

3,

г) 1

 

2

3

 

=

 

3x x

2

= 0 ,

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

3

4

2x1

3x2

+

x3

0.

 

1

 

 

2x + x

 

3x = 0

,

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x2

= −3

 

 

 

 

 

+ x4 = 4

 

 

 

 

 

 

2x2 = 0

 

 

x1

 

4x + x

4x + x = 7

 

3x1

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

 

 

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

129

№14. Найти собственные

значения и

собственные векторы линейного

 

 

 

2

1

1

преобразования, заданного матрицей

A =

 

0

1

0

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№15. Даны координаты векторов

a = (3,1,5) ,

 

 

= (1,2,1) ,

c = (1,4,2)

 

и

b

 

 

= (12,6,3) в базисе e1 , e2 ,

e3 линейного пространства R ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) доказать, что векторы a ,

 

 

и c образуют базис;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в базисе a ,

 

 

 

c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) найти координаты вектора d

b ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№16. В евклидовом пространстве

вещественных

 

матриц

размеров 1×3

 

со

скалярным

 

произведением

(x, y)

= x1 y1 + x2 y2 + x3 y3 ,

где

x = (x1

 

 

x2

 

 

x3 ),

 

y = (y1

 

y2

 

 

 

y3 ) по данному базису

g1 = (1

3

 

 

2), g2 = (0

1

 

0), g3 =

(0 0 3)

построить

 

 

ортонормированный

базис e1, e2 , e3 .

Найти

угол

между

 

векторами

x = −e1 + e2 + e3 , y = −2e1 + 4e2 +5e3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№17. Задано линейное преобразование A x = (x, a )a

и B x =[x, a ] евклидова

пространства свободных векторов, найти:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) матрицы линейных преобразований A и B в ортонормированном базисе i

, j, k ,

если a =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

+k

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

 

координаты

векторов

 

u = A x

и

 

v = B x

в

базисе

 

 

,

 

 

 

 

 

если

 

 

 

 

 

 

i

j, k ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = i

+7 j k .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№18. Дана матрица A =

2

 

 

 

0

3

линейного преобразования в базисе

e1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

5

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e2 , e3 . Найдите матрицу линейного преобразования в базисе a ,

 

и

c , указанном в

b

задании №15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

8

 

 

4

 

 

 

 

№19.

Указать

базис

пространства,

в

котором матрица

A = −8

17

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

4

 

11

линейного оператора A имеет диагональный вид, и привести ее к диагональному виду.

№20. Привести к каноническому виду уравнение кривой второго порядка и построить линию, определяемую данным уравнением:

48x2 +64xy +32 5x +16 5y +5 = 0.

130