Материал: kozinova_at_osharina_nn_matematika_lineinaia_algebra_analiti

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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

 

 

 

 

 

 

Источник: https://studfile.net/preview/15912971/