- •ВЫСШАЯ МАТЕМАТИКА
- •Учебное пособие
- •Самара 2006
- •ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
- •ЭЛЕМЕНТЫ ЛИНЕЙНОЙ АЛГЕБРЫ
- •1.1. Пусть дана квадратная таблица из 4-х элементов:
- •Операции над матрицами
- •ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ
- •ВАРИАНТ 1
- •ВАРИАНТ 2
- •ВАРИАНТ 3
- •ВАРИАНТ 4
- •ВАРИАНТ 5
- •ВАРИАНТ 6
- •ВАРИАНТ 7
- •ВАРИАНТ 8
- •ВАРИАНТ 9
- •ВАРИАНТ 10
- •ВАРИАНТ 11
- •ВАРИАНТ 12
- •ВАРИАНТ 13
- •ВАРИАНТ 14
- •ВАРИАНТ 15
- •ВАРИАНТ 16
- •ВАРИАНТ 17
- •ВАРИАНТ 18
- •ВАРИАНТ 19
- •ВАРИАНТ 20
- •ВАРИАНТ 21
- •ВАРИАНТ 22
- •ВАРИАНТ 23
- •ВАРИАНТ 24
- •ВАРИАНТ 25
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
4.Метод Гаусса решения систем линейных алгебраических уравнений.
5.Матрицы и операции над ними.
6.Обратная матрица и ее нахождение.
7.Матричный метод решения систем линейных алгебраических уравнений.
8.Ранг матрицы. Вычисление ранга матрицы.
9.Теорема Кронекера-Капелли.
Приступая к выполнению индивидуального задания по разделу "Элементы линейной алгебры", целесообразно проверить свои знания, выполнив практическую работу следующего содержания.
х1 + х2 + х3 = 3 |
|
|
|||
1. Исследовать систему х1 +K− 2х3 = −3 |
на совмест- |
||||
−3х |
+ 2х |
− 2х |
= −7 |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
ность, решить ее тремя методами (методом Крамера, методом Гаусса, матричным методом).
|
|
х1 + х2 + х3 + х4 = −3 |
|
|
|
|||||
2. |
Решить систему |
|
х1 |
+K− 2х3 − 2х4 = 9 |
|
методом Га- |
||||
|
− |
3х + 2х |
−2х |
− 2х |
|
= 3 |
||||
|
|
|
4 |
|
||||||
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
||
|
|
х |
+ х |
+K− 2х |
= 5 |
|
|
|
||
усса. |
|
|
1 |
2 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
2х+ у −5z = −1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
3. |
Исследовать систему |
− x + y + z = 2 |
|
на совместность, |
||||||
|
|
|
|
x + 2 y − 4z =1 |
|
|
|
решить ее, если это возможно.
ВАРИАНТ 1
|
1. Найти матрицу 3А + 2В − 4С, |
если |
|
|
|
|
||||||||
|
0 |
1 |
−1 |
; |
− 2 |
1 0 |
|
; |
1 2 |
3 |
||||
А = |
|
|
|
|
В = |
|
|
|
С = |
|
|
. |
||
|
2 |
1 |
− 4 |
|
|
|
−3 |
0 2 |
|
|
|
4 5 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
43
2. Найти значение матричного многочлена А2 + 2А + 3Е,
1 |
2 |
1 |
|
|
1 |
0 |
0 |
|
||
|
|
3 |
1 |
|
; |
|
|
1 |
0 |
|
если А = 1 |
|
Е = 0 |
. |
|||||||
|
2 |
1 |
2 |
|
|
|
0 |
0 |
1 |
|
|
|
|
|
|
3. Найти произведение матриц АВ и ВА, если
1 |
2 |
1 |
|
|
|
2 |
1 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
А = 3 4 |
0 |
|
В = |
−3 0 |
1 |
. |
||||
|
0 |
2 |
1 |
|
|
|
|
2 |
0 |
|
|
|
|
1 |
|
4. Даны два линейных преобразования. Средствами матричного исчисления найти преобразование, выражающее х1′′, х2′′, х3′′
|
|
|
|
|
|
х′ |
= 5х |
|
− |
х |
+3х |
х′′ |
= |
2х′ |
|
+ х′ |
||||
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
|
2 |
3 |
1 |
|
|
|
1 |
|
3 |
|||
через |
х1 |
, х2 , х3 : |
′ |
= х1 − 2х2 |
, |
′′ |
= |
|
′ |
|
′ |
|||||||||
х2 |
х2 |
|
х2 |
−5х3 . |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
′ |
= 7х2 − х3 |
|
′′ |
= |
|
′ |
|
|
||||||
|
|
|
|
5. |
|
х3 |
|
х3 |
2х1 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Вычислить определители |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
2 3 |
|
|
|
|
2 |
|
3 |
4 |
|
|
|
|
2 |
|
3 |
|
4 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
, |
|
|
|
, |
|
|
|
4 |
5 |
6 |
0 . |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
4 |
5 |
6 |
|
|
|
|||||||||||
|
4 |
5 |
|
|
|
|
3 |
|
7 |
1 |
|
|
|
|
3 |
|
7 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
7 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Доказать совместность системы и решить ее тремя способами (по формулам Крамера, методом Гаусса и средствами мат-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2х1 − х2 −6х3 = −1 |
|
|
|
|
|
||||||
ричного исчисления): |
|
х1−2х2 − 4х3 |
= 5 . |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х − |
х |
+ 2х |
= −8 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
7. |
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Найти ранги матриц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
2 −1 3 − 2 4 |
|
|
|
|
1 |
3 |
5 |
−1 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
−1 |
−3 |
4 |
|
|
||||||||
А = |
|
4 |
− 2 5 1 7 |
|
|
|
В = |
|
|
. |
||||||||||
|
, |
|
|
|
7 |
7 |
9 |
1 |
|
|||||||||||
|
|
|
2 |
−1 |
1 |
8 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
1 |
−1 |
7 |
|
|
|||||
|
|
|
8. |
Решить системы уравнений: |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2х1 +5х2 + х3 +3х4 = 0 |
|
|
2х1 + х2 |
= 5 |
|
|
|
|||||||||||||
4х1 + 6х2 +3х3 +5х4 = 0 , |
|
х1 + 3х3 =16 . |
|
|
||||||||||||||||
4х |
+14х |
+ х |
+ 7х |
4 |
= 0 |
|
|
|
|
|
5х |
− х |
=10 |
|
|
|||||
|
1 |
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
44
ВАРИАНТ 2
1. Найти матрицу 5А − 6В + 2С, если
|
2 7 8 2 |
; |
|
|
В |
1 0 0 2 |
; |
С |
4 5 1 2 |
|
|||||||
А = |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
= |
. |
||||
|
3 1 1 3 |
|
|
|
|
|
|
2 1 8 9 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 1 3 2 |
|
||||||
|
2. |
Найти значение матричного многочлена |
2А2 + 3А + 6Е, |
||||||||||||||
|
|
|
2 |
4 |
|
8 |
|
|
|
1 |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
если |
А = |
|
2 |
|
|
; |
Е = |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
3 |
0 |
0 . |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
1 |
|
5 |
|
|
|
0 |
1 |
|
|
если |
|
|||
|
Найти произведение матриц АВ и ВА, |
|
|||||||||||||||
|
4 |
2 |
6 |
|
|
|
|
0 |
3 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А = |
0 1 2 |
|
В = 2 1 7 |
. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
5 |
7 |
|
|
|
|
|
|
3 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
4. Даны два линейных преобразования. Средствами матричного исчисления найти преобразование, выражающее х1′′, х2′′, х3′′
|
|
|
|
|
|
х′ |
= х |
+ 2х |
+ 2х |
х′′ |
= 3х′ |
+ |
х′ |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|||
через |
х1 |
, х2 , х3 : |
′ |
= |
|
−3х2 + х3 , |
|
′′ |
|
′ |
− 2 |
′ |
− |
|
′ |
|||||||||
х2 |
|
х2 |
= х1 |
х2 |
х3 . |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
′ |
= 2х1 |
+3х3 |
|
′′ |
|
|
′ |
|
|
+ |
2 |
′ |
||||||
|
|
|
|
5. |
|
х3 |
х3 |
= 3х1 |
|
|
х3 |
|||||||||||||
|
|
|
|
Вычислить определители |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
2 8 |
|
|
|
|
2 |
|
8 |
|
1 |
|
|
|
2 |
8 |
|
1 |
|
4 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
, |
|
|
|
|
, |
|
|
9 |
7 |
5 3 . |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
9 |
7 |
5 |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
9 |
7 |
|
|
|
|
3 |
|
2 |
|
1 |
|
|
|
3 |
2 |
|
1 |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
|
2 |
|
3 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Доказать совместность системы и решить ее тремя способами (по формулам Крамера, методом Гаусса и средствами мат-
|
|
|
|
|
|
2х1 − 2х2 + х3 = 6 |
|
|
||||
ричного исчисления): |
|
х1+6х2 +3х3 |
= 3 . |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
2х |
+3х |
+ х |
= 0 |
|
|
|
|
7. |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
Найти ранги матриц |
|
|
|
|
|||||||
−1 |
2 |
3 |
− 2 4 |
|
|
|
|
2 −1 −3 |
4 |
|||
А = |
− 2 |
4 |
5 |
1 |
7 |
, |
|
|
В = 1 3 |
5 |
−1 . |
|
|
−1 |
2 |
1 |
8 |
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
2 |
|
|
|
|
7 5 |
1 |
8. Решить системы уравнений:
45
3х1 + 2х2 +5х3 + 4х4 = 0 |
|
|
|
|
3х1 − 2х2 |
= 2 |
||||||||||
2х1 +3х2 +6х3 +8х4 = 0 , |
|
|
|
|
х1 |
+ 4х3 =10 . |
||||||||||
|
х − |
6х |
− |
9х |
− 20х = 0 |
|
|
|
|
|
6х |
−3х |
= 6 |
|||
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВАРИАНТ 3 |
|
|
|
||||
|
|
1. Найти матрицу 5А + 6В − 7С, |
если |
|
|
|
||||||||||
|
2 3 1 2 |
|
|
|
|
1 2 9 11 |
С |
|
0 1 0 1 |
|||||||
А = |
|
|
|
|
; |
В = |
|
|
; |
= |
. |
|||||
|
|
4 5 6 7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
2 4 2 4 |
|
|
2 1 2 1 |
||||||
|
|
2. |
Найти значение матричного многочлена |
3А2 + 4А + 7Е, |
||||||||||||
|
|
|
3 |
7 2 |
|
|
1 0 |
0 |
|
|
|
|
||||
если |
А = |
7 |
2 |
3 ; |
Е = |
0 |
1 |
0 . |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
0 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
3. |
|
7 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||
|
|
Найти произведение матриц АВ и ВА, если |
||||||||||||||
|
2 |
7 |
5 |
|
1 |
5 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|||
А = |
0 1 3 ; |
В = |
7 9 11 . |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
4 |
2 |
|
|
|
2 |
1 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. Даны два линейных преобразования. Средствами матричного исчисления найти преобразование, выражающее х1′′, х2′′, х3′′
|
|
|
|
|
|
х′ |
= 5х − |
х |
+3х |
х′′ |
= |
2х′ |
|
+ х′ |
||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
2 |
3 |
1 |
|
|
|
1 |
|
3 |
||
через |
х1 |
, х2 , х3 : |
′ |
= х1 − 2х2 |
, |
′′ |
= |
|
′ |
|
′ |
|||||||||
х2 |
х2 |
|
х2 |
−5х3 . |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
′ |
= |
|
7х2 − х3 |
′′ |
= |
|
′ |
|
|
|||||
|
|
|
|
5. |
|
х3 |
|
х3 |
2х1 |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
Вычислить определители |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
3 7 |
|
|
|
|
3 |
|
7 |
1 |
|
|
|
|
3 |
|
7 |
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
, |
|
|
|
, |
|
|
|
9 |
6 |
2 |
1 . |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
9 |
6 |
2 |
|
|
|
|||||||||||
|
9 |
6 |
|
|
|
|
3 |
|
5 |
4 |
|
|
|
|
3 |
|
5 |
|
4 |
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
5 |
3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Доказать совместность системы и решить ее тремя способами (по формулам Крамера, методом Гаусса и средствами мат-
2х1 −3х2 +3х3 = 3
ричного исчисления): 6х1+9х2 −3х3 = −4 .
10х1 +3х2 −3х3 = 3 7. Найти ранги матриц
46