Задача 15. Найти смешанное произведение векторов a , b и c .
|
|
|||||
1. |
a |
i j k , b |
i |
j k , c i |
3 j |
4 k |
|
|
|
|
|
||
2. |
a |
i 6 j 2 k , b |
3 j 6 k , c 2 i |
2 j 3 k |
||
|
|
|
|
|||
3. |
a |
3 i 2 j 2 k , b |
i 2 j 3 k , |
c 4 i j 4 k |
||
|
|
|
|
|
||
4. |
a |
4 i j 3 k , b |
3 i 8 j 2 k , c 2 i 7 j 3 k |
|||
Задача 16. Найти объем треугольной пирамиды с вершинами A, B, C, D .
1.A 0,0,1 , B 2,3,5 , C 6,2,3 , D 3,7,2
2.A 6,3,6 , B 2,8,3 , C 1,6,1 , D 8,4,1
3.A 3,5, 1 , B 5,3, 4 , C 7,5,5 , D 4, 2,6
4.A 3,4,3 , B 3,6,2 , C 0,4,4 , D 4,8,2
Задача 17. Вычислить объем параллелепипеда, построенного на векторах
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a , b и c . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
1. |
a |
|
3 i |
4 j |
2 k , b |
2 i 3 j k , c |
5 i |
5 k , |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. |
a |
3 i 3 j , b 4 i |
4 k , c 6 i |
j k |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||
3. a |
|
i 7 j 5 k , b |
6 i 8 j , c |
3 i 4 j 10 k |
||||||
|
|
|
|
|
||||||
4. |
a |
i |
3 j |
3 k , b |
|
i 3 j k , |
c 6 i 3 j 3 k |
|||
26
Задача 18. Выяснить являются линейно зависимыми или линейно |
||||
независимыми |
векторы |
A1 a11, a12 , a13 , |
A2 a21, a22 , a23 |
и |
A3 a31, a32 , a33 . |
|
|
|
|
1.A1 7,5,19 , A2 5,7, 7 , A3 8,7,14
2.A1 1,4,6 , A2 1, 1,1 , A3 1,1,3
3.A1 1,8,1 , A2 2,3,3 , A3 4, 11,9
4.A1 2, 3,1 , A2 3, 1,5 , A3 1, 4,3
Задача 19. Даны четыре вектора A1 a11, a12 , a13 , A2 a21, a22 , a23 , A3 a31, a32 , a33 и B b1,b2 ,b3 в некотором базисе. Показать, что векторы
A1, A2 , A3 образуют базис, и найти координаты вектора B в этом базисе.
1. A1 4,5,2 , A2 3,01 , A3 1,4,2 , B 5,7,8
2.A1 2,3,5 , A2 1, 3,4 , A3 7,8, 1 , B 1,20,1
3.A1 3, 5,2 , A2 4,5,1 , A3 3,0, 4 , B 4,5, 16
4.A1 4,3, 1 , A2 5,0,4 , A3 2,1,2 , B 0,12, 6
|
|
|
|
|
x1, y1, z1 |
, |
|
x2 , y2 , z2 и |
|
Задача |
20. Заданы |
векторы |
a1 |
a2 |
|||
|
x3 , y3 , z3 . |
|
|
|
|
|
x, y, z линейной |
|
a3 |
Выяснить |
является |
ли |
вектор |
b |
|||
комбинацией векторов a1 , a2 , a3 .
|
|
|
|
|
|
|
2,3,4 |
|
1. |
a1 |
2,0,1 , a2 |
1, 1,0 , |
a3 0,1,2 , |
b |
|||
|
|
|
|
|
|
|
3,2,52 |
|
2. |
a1 |
1,2,1 , a2 |
|
1,3,5 , a3 0, 3,7 , |
b |
|||
|
|
|
|
|
|
|
0,4,16 |
|
3. |
a1 |
1,3,5 , a2 |
|
0,2,0 , a3 |
5,7,9 , |
b |
||
|
|
|
|
|
|
|
3,7, 7 |
|
4. |
a1 |
2,1,0 , a2 |
1, 1,2 , a3 2,2, 1 , |
b |
||||
|
|
|
|
|
27 |
|
|
|
Глава 2. Матрицы и определители
2.1.Понятие матрицы. Действия над матрицами
Матрица – упорядоченная система информации, представленная в виде таблицы чисел, состоящей из m – строк, n – столбцов. Матрицы обозначаются заглавными буквами латинского алфавита (иногда с индексами). Таблица чисел записывается в круглых скобках:
a |
a |
... |
a |
|
|
|
|
11 |
12 |
|
1n |
|
|
a21 |
a22 |
... |
a2n |
, где |
||
A |
... |
... ... ... |
|
|||
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
am2 |
... |
|
|
|
am1 |
amn |
|
||||
aij – элемент матрицы, i 1,m – номер строки, j 1, n – номер столбца.
Примечание. Иногда для удобства под буквой, обозначающей матрицу,
указывают ее размеры A .
m n
Виды матриц:
нулевая матрица, содержащая только нули;
прямоугольная матрица, имеющая неравное число строк и столбцов;
матрица-строка, имеющая одну строку чисел;
матрица-столбец, имеющая один столбец чисел;
квадратная матрица, имеющая равное число строк и столбцов;
диагональная матрица, а именно квадратная матрица, имеющая ненулевые элементы только на главной диагонали (с одинаковыми индексами);
треугольная матрица, имеющая только нулевые элементы ниже (выше) главной диагонали;
единичная матрица E , а именно диагональная матрица, имеющая
n n
единицы на главной диагонали и нули ниже (выше) ее.
Операции над матрицами
1.Транспонирование матрицы
Элементы любой строки исходной матрицы в транспонированной матрице AT находятся в столбце с таким же номером, в том же порядке:
aiТj a ji , i, j .
28
Пример 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
2 |
5 |
|
AT |
1 |
2 |
3 |
||
|
, |
|
|
|
|
|
||||
3 2 |
|
|
|
2 3 |
|
4 |
5 |
6 |
|
|
|
3 |
6 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2.Умножение матрицы на число
Для расчета элементов матрицы B A, R используют правило:
bij aij , i, j
Пример 2. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
4 |
|
|
|
5 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
2 |
5 |
, B |
5 |
A 10 |
25 |
|
||
3 2 |
|
|
|
3 2 |
|
3 2 |
|
|
|
|
|
3 |
6 |
|
|
|
15 |
30 |
|
3. |
Сложение матриц одинаковых размеров |
|
|
|
|
||||||||||
|
Для расчета элементов матрицы |
C |
A |
B |
используют правило: |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
m n |
m n |
m n |
|
||||
|
cij aij bij , i, j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Пример 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 4 |
|
1 |
4 |
|
|
|
|
|
0 8 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
2 5 |
, B |
|
2 |
5 |
, C |
|
A B |
|
|
4 0 |
|
||
|
3 2 |
|
3 6 |
3 2 |
|
3 |
6 |
3 2 |
3 2 3 2 |
|
0 12 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4. |
Умножение матриц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Для расчета элементов матрицы |
D |
A |
B |
используют правило: |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
m k |
m n n k |
|
|
|
|||
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dij ais |
bsj , i, j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
s 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. Число столбцов левой матрицы должно совпадать с числом строк правой матрицы.
Пример 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
28 |
25 |
|
A |
|
2 |
|
|
|
|
7 |
8 |
9 |
|
A B |
|
44 |
41 38 |
|
|
|
5 , B |
|
|
|
|
, D |
|
|
||||||||
3 2 |
|
|
|
2 3 |
|
6 |
5 |
4 |
|
3 2 2 3 |
|
|
|
|||
|
3 |
6 |
|
|
3 3 |
|
57 |
54 |
51 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
29
d11 1 7 4 6 31, |
|
d12 1 8 4 5 28, d13 1 9 4 4 25 |
||||||||||||||||||||||||
d21 2 7 5 6 44, d22 |
2 8 5 5 41, d23 2 9 5 4 38 |
|||||||||||||||||||||||||
d31 3 7 6 6 57, d32 |
3 8 6 5 54, d33 3 9 6 4 51 |
|||||||||||||||||||||||||
5. Умножение матрицы на вектор |
вектор X x1, x2 ,...,xn называется |
|||||||||||||||||||||||||
Произведением матрицы |
|
A |
|
на |
||||||||||||||||||||||
вектор Y y1, y2 ,..., ym , |
|
|
m n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
который равен линейной комбинации столбцов |
|||||||||||||||||||||||||
матрицы |
Aj , |
j |
|
|
|
с коэффициентами, являющимися координатами |
||||||||||||||||||||
1, n |
||||||||||||||||||||||||||
вектора x j |
|
|
j |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
, |
|
1, n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
A X A1 x1 A2 x2 ... An xn Y , где |
|
|
||||||||||||||||||||||||
m n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
yi ai1 x1 ai2 x2 ... ain xn , |
i 1,m |
|
|
|
||||||||||||||||||||||
Пример 5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
1 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
4 |
|
|
39 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y 39,54,69 |
|
A X |
2 |
5 |
|
7,8 |
2 |
7 |
5 |
8 |
|
54 |
Y |
|||||||||||||||
3 2 |
|
3 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
6 |
|
|
|
69 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Основные свойства операций над матрицами: |
|
|
||||||||||||||||||||||||
1. |
|
A |
A |
|
, где R . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
m n |
m n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2. |
A |
B |
|
B |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
m n m n |
|
m n m n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
3. |
A B |
|
B |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
m n n k |
n k m n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
4. |
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
T |
, где |
R . |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
A |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
m n |
|
|
|
|
|
n m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
5. |
|
|
|
|
T |
|
|
T |
|
B |
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
A |
B |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
m n m n |
|
|
|
n m n m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
6. |
|
|
B |
T |
|
|
T |
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
A |
|
|
|
B |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
m n n k |
|
|
|
k n n m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
7. |
|
A |
B |
|
|
A |
B |
, где R . |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
m n m n |
|
|
|
|
|
m n |
|
m n |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
8. |
|
|
|
|
B |
|
|
A |
|
|
A |
|
|
|
|
R . |
||||||||||
|
A |
|
|
B |
|
B , где |
||||||||||||||||||||
|
|
m n |
n k |
|
|
|
m n n k |
|
m n |
|
n k |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|