Вариант № 14

Задача 1 Разложить вектор По векторам И .

Пусть , т. е. ;

След. вектор .

Задача 2 Найти угол между векторами , если

Рассм.

.

Задача 3 Вычислить проекцию вектора на ось вектора , Если

Рассм. векторы; ;

Вычислим ; ; .

Задача 4 Определить, при каком векторы будут взаимно перпендикулярными.

Рассм. векторы ; по усл-ю задачи , т. е. ;

.

Задача 5 Найти момент силы, приложенной в точке относительно точки ,

А также модуль и направляющие косинусы вектора силы

1) , где ;

;

2) ;

Направл. косинусы вектора : ; ; .

Задача 6 Найти координаты вектора , если он перпендикулярен векторам , образует тупой угол с осью и .

Пусть , причём ( т. к. Образует тупой угол с осью OX );

Решим с-му ур-й (1) – (3) и опр-м координаты вектора :

; но , след. выбираем , т. е. и ; .

Задача 7 При каком значении точки будут лежать в одной плоскости?

Рассм. векторы ; рассм. смешанное произведение

След. при векторы компланарны и точки лежат в одной плоскости.

Задача 8 В треугольнике найти координаты центра тяжести, длину и уравнение медианы , если известны координаты вершин треугольника:

1) Определим координаты точки (середины отрезка ):

; ; ;

2) составим ур – е прямой : ;

3) ;

4) координаты т.Пересечения медиан в (центр тяжести) определим из условия, что т.Делит отрезок в отношении 2:1, т. е. ; .

Задача 9 Составить уравнения сторон ромба и найти его площадь, если известны уравнения сторон и координаты вершины

1) Составим уравнение стороны как прямой, проходящей через точку Параллельно

Прямой ;

2) составим уравнение стороны как прямой, проходящей через точку Параллельно

Прямой ;

3) определим площадь ромба :

Определим координаты точки как точки пересечения прямых :

;

Определим координаты точки как точки пересечения прямых :

;

Рассм. векторы: ;

Рассм. векторное произведение: ;

; площадь ромба равна: .

Задача 10 Составить уравнение плоскости, проходящей через точки параллельно оси

Пусть - искомая плоскость; рассм. вектор ;

Рассм. направл. вектор оси ;

Рассм. норм. вектор ;

Рассм. произв. т. и рассм. вектор ;

, т. е. ; .

Задача 11 Составить канонические и параметрические уравнения прямой , заданной как пересечение двух плоскостей: .

Рассм. норм. векторы ; рассм. направл. вектор прямой : ; рассм. ;

Определим какую-либо точку ; рассм.

Положим , тогда ;

Запишем канонические ур-я прямой Как ур-я прямой, проходящей через т. параллельно вектору : ; Параметрические ур-я прямой :

Задача 12 Найти проекцию точки на прямую , заданную как пересечение двух плоскостей: .

Рассм. норм. векторы ;

Рассм. направл. вектор прямой : ;

Рассм. ; определим какую-либо точку ;

Рассм. Положим , тогда ;

Запишем канонические ур-я прямой Как ур-я прямой, проходящей через т. параллельно вектору : ; параметрические ур-я прямой :

Рассм. плоскость , проходящую через точку перпендикулярно прямой : ;

Рассм. произв. т. и рассм. вектор ;

, т. е. ;

Найдём теперь искомую проекцию точки на прямую как точку пересечения плоскости и прямой : ; .

Задача 13 Вычислить определитель третьего порядка, пользуясь определением; результат проверить разложением

Определителя по первой строке.

.

1) Непосредственное вычисление:

2) Разложение по 1-й строке:

.

Задача 14 Решить систему линейных уравнений по правилу Крамера и с помощью обратной матрицы.

Запишем данную систему уравнений в матричной форме: , (1) , где ; ; ;

Рассм. опред-ль матрицы : ,

след., матр. - невырожденная и можно применять формулы Крамера и вычислять обратную матр. ;

1) решим с – му ур – й (1) по правилу Крамера, т. е. с помощью формул:

, , , где ,

;

;

;

, , ; реш–е с–мы ур–й (1) в коорд. форме:

Вектор–решение с-мы (1): ;

2) получим реш–е с–мы ур–й (1) с помощью обратной матр. :

, след., матр.- невырожденная и существует обратная матр. ;

Умножим рав-во (1) слева на матрицу : , ; вычислим обратную матр. :

Находим алгебр. дополнения для всех эл-тов матрицы и составим из них м-цу :

;

Транспонируем м-цу и получим «присоединённую» м-цу ;

Разделим все эл-ты присоедин. м-цы на опр-ль и получим обратную матр. :

;

Находим теперь вектор-решение : .

Задача 15 Установить, являются ли векторы линейно зависимыми.

Вычислим ранг системы векторов методом Гаусса, т. е. выпишем матрицу их координат и приведём её к ступенчатому виду:

Ранг матрицы , след. данная система векторов линейно зависима.

Задача 16 Исследовать систему линейных уравнений на совместность и в случае совместности найти её решение методом Гаусса:

Выпишем расширенную матрицу данной системы ур-й и приведём её к ступенчатому виду:

имеем ;

Так как , то по теореме Кронекера - Капелли данная система ур-й совместна, а так как , то система имеет бесконечное множество решений;

Объявим свободной переменной и выпишем общее решение системы в коорд. форме:

;

общее решение данной системы ур-й:

Задача 17 Найти матрицу преобразования, выражающего Через , если

Запишем данные преобразования в матричной форме: , где матрицы и

Вектор-столбцы имеют вид:

Рассм. ;

Вычислим матрицу .

Задача 18 Найти собственные числа и собственные векторы линейного преобразования, заданного матрицей

.

1) Находим собств. значения линейного преобразования , т. е. корни характеристического уравнения :

Рассм.

- собств. значения (действ.) лин. преобр-я ;

2) находим собств. векторы линейного преобразования , соотв. собств. значениям :

А) рассм.

Рассм. Пусть , тогда вектор ;

Б) рассм.

Рассм.

Пусть , тогда вектор ;

Пусть , тогда вектор ;

След., собств. векторы линейного преобразования суть:

; ; .