- •N-мерное векторное пространство.
- •3.1. N - мерный вектор и векторное пространство
- •Опр. N - мерным арифметическим вектором наз. упорядоченный набор из n действительных чисел,
- •Опр. Два n - мерных вектора равны x y тогда и только тогда,
- •Опр. Произведением вектора x на действительное число называется вектор
- •Линейные операции над любыми векторами
- •• ( )x x x - дистрибутивное
- •Опр. Множество векторов с n действительными компонентами, в котором определены операции сложения векторов
- •Опр. Скалярным произведением двух n – мерных векторов
- •Опр. Два вектора называются ортогональными, если их скалярное произведение равно нулю.
- •Для того чтобы убедиться, что некоторые n векторов e1, e2 ,..., en
- •Для этого надо перейти к системе линейных однородных уравнений и решить ее. Если
- •Замечание. Что собой представляет с математической точки зрения, например, накладная? Из накладной можно,
- •Пример 1. В поваренной книге такой рецепт: Мхали по-грузински.
- •Пример 2. Металлург решает такую задачу. Имеются три сплава. В одном килограмме первого
- •Решение.
- •Пусть теперь x, y, z - количества 1-го, 2-го и 3-го сплавов соответственно,
- •Пример 3. Пусть в магазине имеется набор из 5 товаров, количество и стоимость
- •Решение.
- •Пример 4.
- •Решение.
- •Замечание.
- •Легко убедиться, что если x и y - многочлены степени не выше n,
- •А множество многочленов степени не выше n, но с положительными коэффициентами также не
- •Из определения векторного (линейного) пространства, в частности из аксиом 1-8, вытекает существование единственного
- •3.2. Линейные операторы
- •Линейные операторы описывают самые различные объекты практически во всех областях науки и являются
- •3.2.1.Собственные вектора, собственные числа линейного оператора
- •3.2.3.Линейная модель обмена
- •Обозначим коэффициентами aij долю национального дохода, которую страна Sj тратит на покупку товаров
- •Рассмотрим матрицу
- •Учитывая (*), выражения в скобках равны единице, и мы приходим к противоречивому неравенству
- •Вводя вектор
- •Пример.
- •Решение.
- •Полученный результат означает, что сбалансированность торговли трех стран достигается при векторе национальных доходов
- •3.3. Квадратичные формы.
- •Опр. Квадратичной формой в n- мерном пространстве называется скалярное произведение следующего вида:
- •Опр. Канонической квадратичной формой
- •3.3.1. Квадратичная форма в двухмерном пространстве
- •3.3.2. Классификация кривых второго порядка
- •Пример 1.
- •Пример 2.
Для того чтобы убедиться, что некоторые n векторов e1, e2 ,..., en
образуют один из базисов рассматриваемого n-мерного пространства R, достаточно показать, что векторы e1, e2 ,..., en
линейно независимы, т.е. равенство
|
|
|
1e1 |
2e2 |
... n en 0 |
справедливо лишь при 1= 2 = … = n= 0..
11
Для этого надо перейти к системе линейных однородных уравнений и решить ее. Если же эта система будет иметь бесчисленное множество решений, то векторы e1, e2 ,..., en не образуют базис и являются линейно зависимыми.
12
Замечание. Что собой представляет с математической точки зрения, например, накладная? Из накладной можно, в частности, узнать, что в магазин привезли 300 кг сахарного песку, 400 кг муки, 100 кг печенья и т. д. Что такое {300, 400, 100, …}?
Это арифметический вектор. Его компоненты – числовые графы в накладной.
13
Пример 1. В поваренной книге такой рецепт: Мхали по-грузински.
Выдать: 3 фунта шпината, 5 луковиц, по 1 корню петрушки и сельдерея, 1 ложка зелени укропа, ½ фунта грецких орехов, ½ фунта сливочного масла.
Далее идут указания, что со всем этим следует сделать.
Что перед нами? Опять арифметический вектор: {3; 5; 1; 1; 1; 0,5;0,5}.
14
Пример 2. Металлург решает такую задачу. Имеются три сплава. В одном килограмме первого сплава содержится 3 г хрома, 5 г цинка, 5 г марганца и 2 г никеля. Для второго и третьего сплавов соответствующие добавки имеют вид: 2 г Cr, 1 г Zn, 5 г Mg, 0 г Ni и 0 г Cr, 3 г Zn, 2 г Mg, 1 г Ni. Можно ли из этих сплавов получить новый сплав, в котором добавки будут составлять: 1 г Cr, 3 г Zn, 3 г Mg и 1 г Ni? В каком отношении следует соединить имеющиеся сплавы, чтобы получить сплав требуемого состава?
15
Решение.
Ясно, что при решении этой задачи металлург будет иметь дело с векторами. Исходные сплавы описываются векторами:
x1 |
x2 |
|
x3 |
= {3; 5; 5; 2}, |
|
= {2; 1; 5; 0}, = {0; 3; 2; 1}. |
|
|
|
|
y |
Сплав, который необходимо получить, |
|||
задается вектором |
={1;3;3;1}. |
В каждом векторе первая координата означает количество хрома, вторая–цинка и т.д.
16
Пусть теперь x, y, z - количества 1-го, 2-го и 3-го сплавов соответственно, которые нужно взять, чтобы получить новый сплав. Тогда
имеем
y x x1 y x2 zx3
или
{1;3;3;1}=x{3;5;5;2}+y{2;1;5;0}+z{0;3;2;1}
17
3x 2y 0z 1,
5x y 3z 3,5x 5y 2z 3,
2x 0y z 1.
Решив эту систему 4-х неоднородных линейных уравнений с 3- мя неизвестными получим ответ на поставленный вопрос
18
Пример 3. Пусть в магазине имеется набор из 5 товаров, количество и стоимость (в тыс.
Требуется определить общую стоимость всего товара в магазине.
19
Решение.
Введем в рассмотрение вектор
x={50,150,75,100,200},
координатами которого являются количество i –го товара (i=1,2,3,4,5) и вектор
y ={35,40,70,80,20},
образованный из цен на эти товары. Тогда искомую общую стоимость S можно найти по формуле
S= x y =
=50 35+150 40+75 70+100 80+200 20=24900
.
20