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

7788

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
23.11.2023
Размер:
1.23 Mб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

В.Н. Неймарк, Г.П. Опалева, В.В. Петров, Л.С. Сенниковская

Сборник задач и упражнений по математике

ЧАСТЬ 1

Учебно-методическое пособие

по подготовке к практическим занятиям по дисциплине «Математика» для обучающихся по направлению подготовки 21.03.02_Землеустройство и кадастры,

профиль Городской кадастр

Нижний Новгород

2016

1

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

В.Н. Неймарк, Г.П. Опалева, В.В. Петров, Л.С. Сенниковская

Сборник задач и упражнений по математике

ЧАСТЬ 1

Учебно-методическое пособие

по подготовке к практическим занятиям по дисциплине «Математика» для обучающихся по направлению подготовки 21.03.02_Землеустройство и кадастры,

профиль Городской кадастр

Нижний Новгород ННГАСУ 2016

2

УДК 51(075)

В.Н. Неймарк. Сборник задач и упражнений по математике. Часть I [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / В.Н. Неймарк, Г.П. Опалева, В.В. Петров, Л.С. Сенниковская; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 109 с; ил. 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Сборник задач и упражнений в двух частях составлен преподавателями кафедры математики Нижегородского государственного архитектурностроительного университета. Первая часть включает в себя задачи и упражнения по линейной алгебре, аналитической геометрии, дифференциальному и интегральному исчислениям функции одной переменной и дифференциальному исчислению функций нескольких переменных.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к практическим занятиям по дисциплине «Математика» по направлению подготовки 21.03.02_Землеустройство и кадастры, профиль Городской кадастр.

©В.Н. Неймарк, Г.П. Опалева, В.В. Петров, Л.С. Сенниковская 2016

©ННГАСУ, 2016.

3

Содержание:

Введение

стр.6

Глава 1. Линейная алгебра

стр. 7-14

§1. Матрицы. Действия с матрицами

стр. 7-9

§2. Определители матриц

стр. 9-10

§3. Обратная матрица. Ранг матрицы

стр. 10-12

§4. Решение систем линейных уравнений

стр. 12-14

Глава 2. Векторная алгебра

стр.14-20

§1. Векторы и действия над ними

стр.14-16

§2. Скалярное произведение

стр.17-18

§3. Векторное произведение

стр.18-19

§4. Смешанное произведение

стр.19-20

Глава 3. Прямая и плоскость

стр.21-32

§1. Прямая линия на плоскости

стр.21-23

§2. Плоскость

стр.24-26

§3. Прямая в пространстве

стр.26-30

§4. Прямая в пространстве и плоскость

стр.30-32

Глава 4. Кривые и поверхности второго порядка

стр.33-42

§1. Окружность

стр.33

§2. Эллипс

стр.33-35

§3. Гипербола

стр.35-36

§4. Парабола

стр.37-39

§5. Приведение кривых второго порядка к каноническому

 

виду

стр.39-40

§6. Кривые в полярной системе координат

стр.40

§7. Поверхности второго порядка

стр.40-42

Глава 5. Введение в анализ

стр.42-52

§1. Общие свойства функций

стр.42-45

§2. Числовые последовательности и их пределы

стр.45-47

4

§3. Функции непрерывного аргумента. Предел функции в

стр.47-50

точке

§4. Сравнение бесконечно малых

стр.50-51

§5. Непрерывность функции. Точки разрыва

стр.51-52

Глава 6. Дифференциальное исчисление функций одной

стр.52-67

переменной

§1. Производная функция

стр.52-55

§2. Дифференциал функции. Применение дифференциала

стр.56-57

в приближённых вычислениях

§3. Применение производной в геометрии и физике

стр.57-59

§4. Правило Лопиталя для вычисления пределов

стр.59-60

§5. Исследование функций и построение графиков

стр.60-66

§6. Наименьшее и наибольшее значения

стр.66-67

Глава 7. Неопределённый интеграл

стр.67-73

§1. Непосредственное интегрирование

стр 67-68

§2. Интегрирование путём подведения под знак

 

дифференциала и методом подстановки

стр.68-69

§3. Интегрирование по частям

стр.69-70

§4. Интегрирование рациональных функций

стр.70

§5. Интегрирование тригонометрических функций

стр.71

§6. Интегрирование некоторых иррациональных функций

стр.71

§7. Смешанные примеры

стр.71-73

Глава 8. Определённый интеграл

стр.73-78

§1. Непосредственное вычисление определённого интеграла

 

и подведение функции под знак дифференциала

стр.73

§2. Замена переменной в определённом интеграле

стр.73-74

§3. Интегрирование по частям в определённом интеграл

стр.74

§4. Несобственные интегралы

стр.74-75

§5. Приложения определённого интеграла

стр.75-78

Глава 9. Дифференциальное исчисление функций

 

5

 

многих переменных

стр.79-87

§1. Область определения функции

стр.79

§2. Линии уровня функции нескольких переменных

стр.79

§3. Частные производные

стр.79-81

§4. Производные от функций, заданных неявно

стр.81

§5. Дифференциал функции нескольких переменных.

 

Применение дифференциала в приближенных вычислениях стр.81-83

§6. Градиент функции многих переменных. Производная

 

функции по направлению

стр.83-84

§7. Касательная плоскость и нормальная прямая

стр.85

§8.Экстремумы функции многих переменных. Наибольшее

 

и наименьшее значения функции в замкнутой области

стр.85-87

Ответы:

стр.88-106

Список литературы

стр.107

6

Введение

Предлагаемый сборник задач и упражнений составлен преподавателями кафедры математики Нижегородского государственного архитектурностроительного университета (ННГАСУ) для студентов всех специальностей в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования. В качестве теоретической основы для решения задач студентам предлагается использовать лекционный курс, написанный преподавателями этой же кафедры ННГАСУ « 64 лекции по математике» (авторы В.П.Важдаев, М,М,Коган, М.И.Лиогонький, Л.А.Протасова).

Задачник состоит из двух частей, соответствующих материалу, читаемому по математике на первом и втором курсах направления «Строительство».

В задачнике имеется достаточное число упражнений различного уровня сложности. Кроме известных примеров из классических сборников (см. список литературы) в нём содержатся и упражнения составленные авторами.

Работа над задачником распределилась следующим образом: главы 2, 3, 8 составлены старшим преподавателем В.Н. Неймарк,

главы 1,4 - старшим преподавателем Г.П. Опалевой, главы 5, 7 - к.ф.-м.н. В.В. Петровым, главы 6,9 - старшим преподавателем Л.С. Сенниковской.

Авторы благодарны всем членам кафедры математики ННГАСУ за ряд замечаний, способствовавших улучшению содержания задачника, и будут признательны пользователям за любые пожелания и критические замечания.

7

Глава 1

ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА

§1. Матрицы. Действия с матрицами

 

 

 

 

 

 

 

 

5 − 1

4 0

 

B =

− 1 8

4 3

 

 

 

1.1. Зная матрицы

 

A =

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, найти

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1

3 7

 

 

 

 

0 5

− 1 2

 

 

 

матрицу X ,

удовлетворяющую условиям:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) X − 2B = 0 ;

2) A + 5X = 0 ;

3) A + B − 3X = 0 ;

4) 3A

1

X = B .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

− 1

 

 

 

 

3

− 1

 

 

5 − 1 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B =

 

5 6

 

C =

1.2.

 

Для

матриц

A =

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4

 

 

 

 

7

8

 

 

 

2 3 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D =

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

существуют ли произведения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

AB

;

 

2)

 

BA ;

 

3)

AC ;

 

 

 

4)

CA ;

5)

BC ;

 

6)

 

CB ;

 

7)

DA

;

 

 

 

8)

 

AD ;

9)

 

ABC ;

 

10)

 

BAD ;

 

11)

CBA ;

 

 

12)

ACB ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

1

 

 

C =

1

− 3

 

 

 

 

1.3. Даны матрицы

A =

 

,

B =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 1 5

 

 

2

 

 

 

 

4

0

 

 

 

 

Вычислить:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

AB ;

 

2)

 

C 2

;

 

3)

(AC)2 ;

 

 

4)

 

CA 2 ;

5)

(A + C)2 ;

 

6)

 

(A − 2C )2 ;

 

7)

(A + C)2 B ;

 

8)

 

ACB .

 

 

В задачах 1.4 - 1.7 найти элементы

c 32 и c13

матрицы C = A× B , если:

 

 

 

1

3 2

 

 

 

 

− 2

 

1 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

− 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4.

 

A = 2

0

4 ,

 

B

1

 

 

2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

2

- 5

 

3

1

 

1

0

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

A =

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

1.5.

 

1

0

 

 

1

-1 ,

B =

5

- 4

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 2

1

 

 

7

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- 3 2

 

1 - 5

 

= 5

2

,

 

 

 

1.6.

A

 

 

 

 

 

B =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

3

1

 

 

 

1

- 2

- 4 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

- 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 3

− 2

 

 

3

2

2

1

 

 

 

A =

 

6

- 4

 

,

 

 

1.7.

 

 

B =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

.

 

 

 

 

 

- 5

1

 

 

 

 

5

8

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В задачах 1.8 - 1.15 вычислить произведения матриц.

 

4

− 3

 

6

 

1

 

 

 

1.8.

 

 

 

×

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

2

5

 

7

- 2

 

 

 

 

2

- 5

 

3

2

 

− 1

 

 

 

 

3

 

4

 

 

1.10.

 

 

 

 

×

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

10

 

2

 

- 6

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

− 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2

4 3

 

 

1.12.

1

2

 

 

 

 

 

 

 

×

 

 

 

 

.

 

 

5

7

 

- 4 2

 

2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

a a

a 1 a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.14.

 

1

1

1 ×

 

a

1 - a .

 

 

- a a

 

 

 

 

- a 1 a

 

 

 

- a

 

1

3

1

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

1.9. 2

0

4

×

4

.

 

1

2

 

 

- 2

 

 

3

 

 

 

1

- 1

2

 

4

 

3

 

6

 

 

 

0

 

 

 

1.11.

 

0

3

 

 

 

 

 

- 1

2

- 3

×

4

 

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

4

 

7

 

 

 

 

 

 

- 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

 

4

- 1 2 5

 

 

 

 

 

 

2

- 1

 

1.13.

 

 

 

 

 

×

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0 3 - 7

0

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4

 

 

1

− 2 3

9 0

0

 

 

 

- 4

 

 

 

- 8

 

 

 

 

1.15.

0

5

×

7

0 .

 

 

0 -

 

 

6 5

 

 

 

 

0

6

4

 

В нижеследующих задачах 1.16 - 1.23 вычислить произведения

матриц A × A T .

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

1

2

3

 

A = (3 2 1)

 

 

 

A =

 

4

5

6

 

1.16.

.

1.17.

A =

 

 

1.18.

 

.

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4

 

 

 

 

7

8

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

0

0

− 3

1 0

0

3

0

− 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.19. A = 0

5

0

.

1.20. A = 0

1

0 .

1.21. A = 0

5

0

.

 

− 7

0

0

 

 

0

0

1

 

 

− 7

0

5

 

 

 

 

 

 

 

1

− 2 − 3

1

− 2 0

 

 

 

 

 

 

 

 

− 7

 

1.22. A = 0

5

0

.

1.23. A = 3

5

.

 

− 7

0

2

 

 

− 4

1

2

 

 

 

 

 

§2. Определители матриц

 

В задачах 1.24 - 1.29

вычислить определители матриц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.24.

− 1

 

4

 

 

 

 

1.25.

 

 

 

1

 

2

 

 

 

1.26.

cosα

 

 

 

 

− sin α

 

− 5

 

.

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosα

.

 

 

2

 

 

 

 

− 2

4

 

 

 

 

sin α

 

 

 

 

 

 

a

 

1

 

 

 

 

a + 1

b c

 

 

 

 

 

− 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

1.28.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.27.

 

2

 

 

 

 

 

 

2

+ a

 

 

 

 

 

1.29.

a

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

a

 

 

 

a

 

 

ab ac

 

 

a

 

 

 

Решить следующие уравнения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.30.

 

2

 

x − 4

 

= 0 .

1.31.

 

 

1

 

4

 

 

 

= 0 .

1.32.

 

 

x + 1

 

 

 

 

− 5

 

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x x + 22

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

x − 1

 

 

 

1.33.

 

x 2 − 4

 

 

− 1

 

= 0 .

1.34.

 

2 x − 2

1

 

= 0 .

1.35.

 

 

x

3x

 

= 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 2 x − 2

 

 

 

 

 

 

7 x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

4 2x

 

 

 

 

 

 

 

Вычислить

алгебраические

 

дополнения

элементов

 

 

 

 

a13

 

 

 

 

и

 

a32

определителей следующих матриц:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 3

 

− 2 0

 

0 1

2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1 −1

 

 

 

− 2

 

− 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 1

 

 

1.36.

 

 

0 .

1.37.

3

1

2 .

 

1.38.

 

 

1

1 .

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

1 0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 7 4

 

 

 

 

 

 

− 1

 

 

 

 

1 1

 

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]