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

Высшая математика. Том 1

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
06.06.2015
Размер:
1.61 Mб
Скачать

3.

A1 (7, 2, 4), A2 (7, −1, −2), A3 (3, 3, 1), A4 (−4, 2, 1).

4.

A1 (2, 1, 4), A2 (−1, 5, −2), A3 (−7, −3, 2), A4 (−6, −3, 6).

5.

A1 (−1, −5,

2), A2 (−6,

0,

−3), A3 (3,

6, −3), A4 (−10,

6, 7).

6.

A1 (0, −1, −1), A2 (−2, 3, 5), A3 (1, −5, −9), A4 (−1, −6, 3).

7.

A1 (5, 2, 0), A2 (2, 5, 0), A3 (1, 2, 4), A4 (−1, 1, 1).

8.

A1 (2, −1,

−2), A2 (1,

2,

1), A3 (5, 0,

−6), A4 (−10, 9,

−7).

9.

A1 (−2, 0, −4), A2 (−1, 7, 1), A3 (4, −8, −4), A4 (1, −4, 6).

10.

A1 (14,

4,

5),

A2 (−5, −3,

2),

A3 (−2,

−6,

−3), A4 (−2,

2,

−1).

11.

A1 (1,

2,

0),

A2 (3,

0, −3),

A3 (5,

2,

6),

A4 (8,

4,

 

−9).

 

12.

A1 (2,

−1,

2),

A2 (1,

2,

−1),

A3 (3,

2,

1), A4 (−4,

2,

5).

13.

A1 (1,

1,

2), A2 (−1,

1,

 

3), A3 (2,

−2,

 

4), A4 (−1,

0,

−2).

14.

A1 (2,

3,

1),

A2 (4,

1, −2),

A3 (6,

3,

7),

A4 (7, 5,

 

−3).

 

15.

A1 (1,

1,

−1),

A2 (2, 3,

 

1), A3 (3,

2,

1),

A4 (5,

9,

−8).

 

16.

A1 (1,

5,

−7),

A2 (−3, 6,

3),

A3 (−2, 7,

3), A4 (−4,

8, −12).

17.

A1 (−3,

4,

−7), A2 (1,

5,

−4),

A3 (−5, −2,

0), A4 (2,

5,

4).

18.

A1 (−1,

2,

−3), A2 (4,

−1,

0),

A3 (2,

1,

−2), A4 (3,

 

4,

5).

19.

A1 (4,

−1,

3),

A2 (−2, 1,

 

0),

A3 (0, −5,

1), A4 (3,

2, −6).

20.

A1 (1,

−1,

1),

A2 (−2, 0,

 

3),

A3 (2,

1,

 

−1), A4 (2,

−2, −4).

21.

A1 (1,

2,

0),

A2 (1, −1,

 

2),

A3 (0,

1,

−1), A4 (−3,

0,

1).

 

22.

A1 (1,

0,

2),

A2 (1,

2, −1),

A3 (2,

−2,

1), A4 (2,

1,

0).

 

23.

A1 (1,

2,

−3),

A2 (1, 0,

 

1),

A3 (−2,

−1,

6), A4 (0,

−5, −4).

24.

A1 (3,

10,

−1),

A2 (−2, 3,

−5),

A3 (−6,

0,

−3), A4 (1,

−1, 2).

25.

A1 (−1,

2,

4),

A2 (−1, −2,

−4),

A3 (3,

0,

−1), A4 (7,

 

−3,

1).

26.

A1 (0,

−3,

1),

A2 (−4, 1,

 

2),

A3 (2,

−1,

5), A4 (3,

1,

 

−4).

27.

A1 (1,

3,

0),

A2 (4, −1,

 

2),

A3 (3,

0,

1),

A4 (−4, 3,

5).

 

28.

A1 (−2,

−1, −1),

A2 (0,

3,

2),

A3 (3,

1,

−4), A4 (−4,

7,

3).

29.

A1 (−3,

−5, 6),

A2 (2,

1,

−4),

A3 (0,

−3,

−1), A4 (−5,

 

2, −8).

30.

A1 (2,

−4,

−3),

A2 (5, −6,

 

0),

A3 (−1, 3,

−3), A4 (−10,

 

−8, 7).

31.

A1 (1,

−1,

2),

A2 (2,

1,

 

2),

A3 (1,

1,

4),

A4 (6,

−3,

8).

 

141

3.22. & 1 &

a11

a12

" A = a21

a22

a

a

31

32

a13

!

x1

!

a23

##

- X = x2

## ,

a

%#

x

%#

33

 

3

 

) ) A.

% X:

AX = λ X ,

! – . &, - !

’ :

 

0

!

X =

0

## = 0 .

 

0 %#

* !, ’ ,

A, - X !

A.

& ,

# , ,

. % -

. % ' , -

) )) .

3.23.0 # & ! & 1 &

& A. ' E· X = X, -

AX = λ EX

( A λ E ) X = 0 .

a11 λ

a12

a13

!

A λ E =

a21

a22 λ

a23

## .

 

a

a

a λ %#

 

31

32

33

 

%-

.

 

(a11 λ ) x1 + a12 x2 + a13 x3 = 0,

 

 

 

+ (a22 λ ) x2

+ a23 x3 = 0,

a21x1

a x

+ a x

2

+ (a

λ ) x = 0.

 

31

1

32

33

3

',

x1, x2, x3 X. 1 ’

,

 

, :

 

a11 λ

a12

a13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a21

a22 λ

a23

= 0 ,

 

A λ E

 

= 0 .

 

 

 

 

a31

a32

a33 λ

 

 

 

 

 

142

. !. -

A !. ( ! X,

!.

! , -

. % -

:

 

λ1

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

λ2

 

0

 

 

 

 

 

 

 

A .

 

0

0

λn

 

 

 

# 1. & ) -

A = 1 1!# . & # , )) -

8 3%

.

4 +

 

1 − λ

1

 

= 0 .

 

 

 

 

8

3 − λ

 

 

, , -

:

(1 − λ )(3 − λ ) − 8 = 0. & −λ 2

− 4λ − 5 = 0.

 

λ = −1; λ = 5 .

0

 

 

2

0

 

 

2

 

1

2

# ’ !1

= –1.

 

 

 

 

 

 

 

 

# !1 = –1

:

2x + x = 0

 

2x + x = 0

 

2x + x = 0,

 

&

&

 

1

2

 

1

2

 

1

2

8x1 + 4x2 = 0

 

2x1 + x2 = 0

 

 

0 = 0.

' ,

– . )

) ( 1),

( 2), :

rang A = rang A* < n.

& ’ :

 

x1 = C

 

 

 

C

!

 

 

x

= −2x = −2C

&

X1 =

 

−2C

# , R.

2

1

 

 

 

 

%

 

 

/, =1 ’ X1

=

1 #! .

 

 

 

 

 

 

 

 

−2%

143

$ ’

!2 = 5.

 

 

 

 

−4x1 + x2 = 0

 

x1 = C

C !

R.

8x − 2x = 0 &

x = 4x = 4C & X2 =

4C # ,

1

2

2

1

%

 

/, =1 ’ X2 = 1 #! .

 

 

 

 

 

4 %

 

& Maxima. $ -

 

matrix -

, .

1 # 1 , eigenvalues. . , , . # – A, – -

.

9 eigenvalues , solve,

’ . 6 , solve

’ , .

1 ,-eigenvectors. . , ,

– , -

– , .

. 3.31. #

 

/ , Maxima

0: λ1 = 5; λ2

= −1, : X1

 

1 !

 

1 !

=

# ,

X2 =

# .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 %

 

−2%

 

/ # , )) -

 

 

=

 

−1

0

 

 

 

 

.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: A

 

0

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

# 2. & ) -

 

 

1

 

−1

0

!

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

#

 

 

 

 

A =

 

−1# .

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

 

 

 

 

 

#

 

 

 

 

 

1

0 %

 

 

 

 

144

4 + :

 

1 − λ

−1

 

0

 

 

 

 

 

 

2

1 − λ

−1

 

= 0 .

 

1

−1

 

0 − λ

 

 

:

(1 − λ ) 1 − λ −1

+ 1 2 −1

= (1 − λ )(λ 2 λ − 1) − 2λ + 1 =

−1 −λ

1

λ

 

 

 

 

= λ 2 λ − 1 − λ 3 + λ 2 + λ − 2λ + 1 = λ (λ 2 + 2λ − 2) = 0 .

' ’ (

D = b2 − 4ac = 22 − 4 2 = −4 < 0) ’ λ = 0 .

# ,

:

 

x1 x2 = 0

 

 

x1 = x2 = C

C !

 

 

+ x

x = 0

 

 

 

= 3x = 3C &

X =

C # .

2x

& x

 

 

1

2

3

 

3

2

 

#

x1 x2 = 0

 

 

C R

 

#

 

 

 

 

 

3C %

1!

/, =1 ’ X = 1## . 5

3#%

3.24. " $ (" ! %)

! ) ,

, -

" $ ( ) ).

" n ) S1, S2,…, Sn )

x1, x2, …, xn. # , ij -

, ) Sj ) Si. 2-

, -

), ), :

n

 

 

3aij = 1(j=1, 2, …, n).

i=1

 

 

a11

a12

a1n !

# = a21

a22

a2n ## ,

 

 

#

an1

an2

ann %

% . ,

n

3aij = 1, - # 1.

i=1

$ -) ) Si (i=1, 2,…, n) ) )

145

:

pi = ai1x1 + ai2 x2 + + ainxn .

$ ) , )

) Si, ) ) ))

:

pi xi (i=1, 2,…, n).

! , pi xi (i=1, 2,…, n), -

:

a11x1 + a12 x2 + + a1n xn x1,

a21x1 + a22 x2 + + a2n xn x2 ,

,

an1x1 + an2 x2 + + ann xn xn.

+ ) , :

 

x1 (a11 + a21 + + an1 ) + x2 (a12 + a22 + + an2 ) +

 

 

+ xn (a1n + a2n + + ann ) x1 + x2 + + xn .

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

& 3aij

= 1, ,

 

i=1

x1 + x2 + + xn x1 + x2 + + xn .

 

) :

 

/ ,

pi xi (i=1, 2,…, n) ,

pi xi

pi

= xi (i=1, 2,…, n). & ) ,

) .

 

 

 

x

!

 

 

 

 

 

 

 

1

#

 

 

 

 

 

% X = x2

# ), -

 

 

#

 

 

 

 

 

 

 

xn %

 

 

 

 

 

: AX = X , AX = λ X ,

 

#,

 

λ = 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

+ ) S1, S2, S3 :

 

 

 

 

1/ 3

1/ 4

1/ 2

!

 

 

 

 

 

# = 1/ 3 1/ 2 1/ 2

# .

 

 

 

 

1/ 3

1/ 4

0

%#

 

 

& ) ) .

 

4 & ,

λ = 1.

$ ’ (# λ /) =0.

 

 

 

 

1/ 3 − 1

1/ 4

1/ 2 !

−2 / 3 1/ 4

1/ 2 !

 

1/ 3

1/ 2 − 1

1/ 2 # = 0,

1/ 3

−1/ 2

1/ 2 # = 0 .

 

 

1/ 4

#

 

 

1/ 4

 

#

 

1/ 3

0 − 1%

1/ 3

 

−1 %

 

146

’ 8 : x1 = (3/ 2)C ,

x2 = 2C , x3 = C .

' , )

x = (3/ 2C;2C;C ),

) 3 : 4 : 2. 5

3.25. , " # - 3.7

+ ’ , ))

) .

& #. &

# , )) .

1.

2

−2.

 

4

 

 

5

 

 

010

−72

 

4.

6

 

 

5 .

4

 

 

 

5

 

0−14,4

−112

7.

1

 

5 .

4

 

 

 

5

 

0−2,4

−62

10.

3

5 .

 

4

 

 

5

 

 

0−6

−82

 

13.

2

 

5 .

4

 

 

 

5

 

0−3,6

−72

16.

5

 

 

4 .

4

 

 

 

5

 

0−13,5

−102

19.

− −3

 

4 .

 

4

 

 

5

 

 

00,5

−22

 

22.

−2

−4.

 

4

 

 

5

 

 

05

−72

 

25.

−−10 −28.

4

2

 

5

5

 

0

 

2

28.

−−7

5.

 

4

−4

 

5

 

 

0

22

 

31.

5

 

2 .

4

 

 

 

5

 

0−28

−102

2.

−−7

4

−4

 

0

5.

5

4

 

 

0−28

8.

2

4

 

 

0−4

11.

3

4

 

 

0−5,6

14.

− −7

4

 

 

0−3,6

17.

3

4

 

 

0−7

20.

− −3

4

 

 

0−0,5

23.

−−3

4

3

 

0

26.

−−13

4

2

 

0

29.

−−2

4

0

 

0

5.

5

22

2 . − 5

102

5.

5

72

5 . − 5

82

5.

5

22

4.

5

82

−4. − 5

22

0.

5

22

−40. 5

5 2

3.

5

32

3.

−2

3 .

 

4

0

 

5

 

 

0

−32

 

6.

5

 

2 .

 

4

 

 

5

 

 

0−40

−132

 

9.

−2

5 .

 

4

0

 

5

 

 

0

−32

 

12.

1

5 .

 

4

 

 

5

 

 

0−2

−62

 

15.

6

 

4 .

4

 

 

 

5

 

0−17,5

−112

18.

−5

4.

 

 

4

−1

5

 

 

 

0

02

 

 

21.

−7

10.

 

4

−2

 

5

 

 

0

2 2

 

24.

−−11 −14,4.

4

5

 

6

5

 

0

 

2

27.

2

−2.

 

4

 

 

5

 

 

010

−72

 

30.

6

 

5 .

4

 

 

 

5

 

0−14,4

−112

147

3.26. 1 1 )

# ’ -

,.

# 1. ( , L( 1, x2, … , xn) n -

, ) ) ,

, ,:

n n

L(x1, x2 , , xn ) = 33aij xi xj .

i=1 j=1

#, , ) , – , -

aij = aji . ", . 7

# = ( ij) (i, j = 1,2,…, n), ,, %

0. :) ,

, – , -

) ,.

% , :

x

 

 

 

 

 

 

L = X T AX ,

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

#

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

#

- ,

T

 

 

 

 

 

 

X =

#

X = ( 1, 2, ..., n) – -

#

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

- XT

1 x n -

$ ,

 

) , #

n x n

- -

1 x n,

- X n x 1

,

 

1 x 1:

a11 a12

a1n ! x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!

 

 

 

L = ( x x

 

x

a

a

a

# x

#

 

 

 

 

)

21

22

2n #

 

2

# =

 

 

 

1

 

 

2

n

 

 

 

 

#

 

#

 

 

 

 

 

 

 

 

1xn

 

#

#

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an1 an2 ann % xn %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nxn

 

nx1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

!

 

 

 

n n

 

 

x

n n

 

x

 

n n

x

!

x

#

=

 

=

3 3 a

j1

3 3 a

3 3 a

#

 

2

#

 

 

 

 

 

i

 

 

j2 i

 

 

jn i

#

 

 

#

 

 

i=1 j=1

 

 

 

 

i=1 j=1

 

 

 

i=1 j=1

 

%

 

#

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn %

 

n n

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

n n

 

 

 

n

n

= 3 3 a j1xi x1 +

3 3 a j2xi x2 + +

3 3 a jnxi xn = 3 3 aij xi x j .

i=1 j=1

 

 

i=1 j=1

 

 

 

 

i=1 j=1

 

 

 

i=1 j=1

148

$

, L(x , x , x

) = 4x2

− 12x x

− 10x x

+ x2

− 3x2 .

 

1

2

3

1

1

2

1

3

2

3

& )) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 &

) ,. ' -

)

, , 4, 1,

–3, – , ) ,,:

L = ( x

 

 

4 −6 −5! x1

!

 

, x

, x

)

−6

1

0

# x

#

.5

1

2

3

 

 

 

 

# 2

#

 

 

 

 

 

−5

0

 

#

#

 

 

 

 

 

−3% x3 %

 

&' , , -

.

 

 

 

 

 

 

 

x1

!

y1

!

 

x

#

y

 

#

'

" - X =

2

#

Y =

 

2

#

 

 

#

 

 

 

#

 

 

#

 

 

#

 

xn %

yn %

 

X = 1, = ( ij) (i, j = 1,2,…, n) – -

n- . / , L = X T AX :

L = (CY )T A(CY ) = (Y T CT ) A(CY ) = Y T (CT AC )Y , L = Y T A*Y , A* = CT AC .

/

,

(CY )T = (Y TCT )( . «- -

»).

X = CY

',

) , : A* = CT AC .

$ , L( x , x )

= 2x2

+ 4x x

− 3x2 . & -

, L( y1, y2 )

1

2

1

 

 

1

2

 

 

2

 

 

 

)

 

 

 

x1 = 2 y1 − 3y2 ; x2 = y1 + y2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 7-

 

 

x1

!

 

 

 

y1

!

'

X =

#

Y =

 

#

 

 

 

x

 

 

 

y

 

 

 

 

 

2 %

 

 

 

 

2 %

 

 

2

−3!

2- .

X = CY , C =

#

 

1

1 %

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 ) ) , A =

2

 

 

2

!

 

 

 

 

 

 

 

# . 7 ) -

 

 

 

 

2

 

−3%

 

 

 

149

) , L( y , y

) = Y T A*Y .

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

&

 

) ,:

 

A* = CT AC =

2

−3!T 2

2 ! 2 −3!

 

 

1

1 %# 2

−3%# 1 1 %# =

 

2 1! 2

2 ! 2

−3! 6 1 ! 2

−3! 13 −17 !

= −3 1%# 2

−3%#

1

1 %#

= −4 −9%# 1

1 %#

= −17 3 %# .

' ) ) ,

, , –

, ) ,, :

L( y1, y2 ) = 13y12 − 34 y1 y2 + 3y22 . 5

3.27. 1 % 1 )

+ ,

.

n n

( , L = 33aij xi xj ( -

i=1 j=1

), )) , aij = 0 i j , -

) , :

n

L = a11x12 + a22 x22 + + ann xn2 = 3aii xi2 . i=1

+ .

. 2- , -

.

3.28. + 1 ) 1 % %

& ,

, , , -

. 0 , , ,

) ,, ) ,

.

( ) , ,

,

. 2

: - .

0 % !

( ) ) ) ,

L(x1 ,x2 , ,xn ) .

#

( x1 ,x2 , ,xn ) ( y1 ,y2 , ,yn )

 

-

150