Материал: Элементы линейной алгебры. Глушко Е.Г., Дубровская А.П

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3

 

 

 

4

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х=с1X1+ с2X2 + с3X3 = с1

 

0

+ с2

1

 

+ с1

3

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

1

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или через неизвестные:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

2

 

c

4

c

8

c ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

3

1

 

3

2

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

c1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

c2

 

c3 ,

 

 

 

 

 

 

(2.15)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x4

 

c2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x5

 

c3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заметим, что выбрав в качестве свободных неизвестных

х1,

х2, х3

 

мы

получим

 

новый

 

 

набор

базисных

 

 

 

 

 

9

 

 

 

3

t

 

 

 

 

 

3

 

1

T

 

 

1, 0, 0,

 

,

 

,

 

0,1, 0,

,

 

 

решений X1

 

4

 

 

4

X 2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0, 0,1,

2,1

T

,

а общее решение в этом случае будет

, X3

 

иметь вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

c1 ,

 

x2

c2 ,

x3

c3 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

9

4

 

c

3

2

c

2c ,

 

(2.16)

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

1

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

3

4

c

1

2

c

c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

1

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

Соотношения (2.15) и (2.16) различны, но из каждого из них при соответствующих значениях произвольных постоянных можно получить любое частное решение системы

(2.13).

Упражнения

1. Решить матричные уравнения:

41

 

1 2

 

 

3 5 ;б)

 

3 4

 

2

 

8

 

 

 

а)

.X

X

 

1 1 ;

 

 

 

 

3

4

 

 

5

9

 

1

1

 

0

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

2 2

X

 

1 2 ;г)

3 1

X

5 6

14

16

;

 

3

1

 

 

2

0

 

5

 

2

 

7

8

9

10

 

 

1

2

3

 

 

1

3

 

0

 

 

 

 

 

 

 

д) 3 2

4 X 10 2 7 ;е)

 

 

 

 

 

 

2

 

1

0

 

 

10

7

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

5

3

1

 

8

3

 

0

 

 

 

 

 

 

 

X

1

3

 

2

 

5

9

 

0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

5

2

1

 

2

15

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Матричным способом решить системы уравнений:

 

2x1

x2

x3

 

4,

 

x1

x2

x3

2,

 

 

 

а)

 

x1

2x2

2x3

14,

в)

2x1

x2

x3

3,

 

 

 

 

4x1

2x2

x3

7;

 

x1

x2

x3

6.

 

 

 

 

 

3.

Решить системы уравнений по правилу Крамера:

 

 

2x1

x3

1,

 

2x1

2x2

x3

 

4,

 

 

 

а)

2x1

4x2

x3

1, б) 3x1

x2

 

3x3

 

7,

 

 

 

 

 

x1

8x2

3x3

2;

x1

 

x2

2x3

3;

 

 

 

 

4x1

4x2

5x3

5x4

0,

 

2x1

3x2

11x3

5x4

2,

 

 

 

2x1

3x3

x4

10,

 

 

 

x1

x2

5x3

2x4

1,

 

в)

 

x1

x2

5x3

10,

 

г) 2x1

x2

 

3x3

2x4

3,

 

 

 

 

3x2

2x3

1;

 

 

x1

x2

 

3x3

4x4

3.

 

4. Исследовать совместность систем уравнений:

42

 

3x1

4x2

7,

x1

x2

x3

2x4

1,

а) 5x1

3x2

8,

б) 6x1

6x2

10x3

8x4

5,

 

x1

x2

2;

5x1

5x2

8x3

7x4

3;

 

2x1 3x3 x4

10,

 

 

 

 

в)

x1

x2

5x3

10,

 

 

 

 

4x1

4x2

5x3

5x4 0,

 

 

 

 

 

 

3x2

2x3

1.

 

 

 

 

5. Исследовать совместность и найти общее решение следующих систем:

 

x1

x2

2x3

3x4

1,

 

x1

x2

x3

x4

2,

а)

3x1

x2

x3

2x4

4,

б)

x1

2x2

3x3

4x4

0,

2x1

3x2

x3

x4

6,

x1

x2

x3

x4

0,

 

x1

2x2

3x3

x4

4;

 

2x1

3x2

2x3

3x4

3;

 

x1

x2

3x3

4x4

 

3,

 

 

5x1

3x2

5x3

6x4

4,

 

3x1

4x2

14x3

9x4

 

1,

 

 

 

 

6x1

2x2

3x3

4x4

5,

в)

x1

2x2

6x3

3x4

1,

г)

 

 

 

3x1

x2

3x3

 

14x4

8;

 

2x1

x2

3x3

2x4

 

3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x1

x2

2x3

6,

 

7x1

5x2

2x3

4x4

8,

 

 

 

3x1

2x2

x3

2x4

 

3,

 

 

2x1

3x2

x3

0,

 

 

 

д)

е)

 

2x1

 

x2

x3

2x4

 

1,

 

3x1

2x2

4x3

5,

 

 

 

 

 

 

 

x1

x3

2x4

1,

 

 

4x1

3x2

7x3

8;

 

 

 

 

 

 

 

x2

x3

2x4

3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Исследовать совместность и найти общее решение в зависимости от значения параметра а:

43

 

5x1

3x2

2x3

4x4

3,

 

(1

a)x1

x2

x3

1,

 

4x1

2x2

3x3

7x4

1,

 

а)

б)

x1

(1 a)x2

x3

1,

8x1

6x2

x3

5x4

9,

 

 

x1

x2

(1

a)x3

1.

 

7x1

3x2

7x3

17x4

a

 

 

 

 

 

 

 

 

7.Найти фундаментальную систему решений и общее решение следующих систем:

 

3x1

2x2

x3

0,

x1

2x2

4x3 3x4

0,

 

3x1

 

5x2

6x3

4x4

0,

а) 2x1

5x2

 

3x3

0, б)

 

 

4x1

5x2

2x3

3x4

0,

 

3x1

4x2

 

2x3

0;

 

 

3x1

8x2

24x3

19x4

0;

 

 

 

 

 

 

 

x1

x2

 

3x3

0,

 

x1

x2

3x3

4x4

0,

в)

x1

x2

x3

2x4

0,

2x1

3x2

11x3

5x4

0,

3x1

3x2

9x3

0,

г)

x1

x2

5x3

2x4

0,

 

 

 

x1 2x2

5x3 x4 0;

2x1

x2

3x3

2x4

0.

8.Найти значения параметра к, при которых система имеет нетривиальные решения и найти эти решения:

 

k 2 x 3x 2x 0,

 

2x x 3x

0,

 

 

 

 

1

2

3

 

 

1

2

3

 

 

 

 

a)

kx1

x2

x3

0,

б) 4x1

x2

7x3

0,

 

 

 

 

8x1

x2

4x3

0;

 

x1

kx2

2x3

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответы

 

 

 

 

 

 

 

1 1

 

6

26

 

3 4

12 ; г)

1

2

 

 

1. а)

; б)

0

1 ; в)

;

 

 

2

3

 

1

4

 

14

3 2

3

4

 

44

6

4

5

1

2

3

д) 2

1

2

; е) 4

5

6 .

3

3

3

7

8

9

2.

a) x1

2, x2

3, x3

5; б) x1

 

1 x2

3 x3

2.

 

3.

а) x 1, x

0, x 1; б) x

5

3,

x 0, x

2

;

 

1

2

3

1

 

2

3

3

 

 

 

 

 

 

 

в) x1

1, x2

1, x3

2, x4

 

2;

 

 

 

 

 

г) x1

2, x2

0, x3

1, x4

 

1.

 

 

 

 

4.а) совместна; б) несовместна; в)совместна.

5.а) (-1,-1,0,1) T ; б)несовместна;

в)

( 2, 0,1,

1)T ; г) (C ,3C 13,

7,0)T ;

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

д) несовместна; е) (C

1

2C 1,C

1

2C

3,C ,C )T .

 

 

 

2

2

1

2

6. а)

если а

0, то система несовместна, если а=0, то

Х=

Х= (1

3

5

 

13

 

 

7

7

 

19

 

 

 

T

C

C

,

C

C

, C , C

 

;

2

2

1

2

2

 

2

2

1

2

2

1

2

 

б)

если а=-3, то система

несовместна; если а=0, то

C

C ,C ,C )T ; если а(а+3)

0, то Х=

 

 

1

 

 

1, 1, 1 T .

 

 

 

 

 

1

2

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. а) система имеет только тривиальное решение;

б)

X

c X

1

c X

2

,

X

1

 

(8,

6,1, 0)T ,

X

2

 

(

7,5, 0,1)T ;

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

X

c X

1

c X

2

,

X

1

(1, 2,1,0)T ,

X

2

 

 

(

 

1,1,0,1)T ;

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) система имеет только тривиальное решение.

8. а)

k 2, X c X

, X

1

1, 0,

2 T ;

 

 

 

 

1

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

4

 

T

k

 

4, X c X ,

X 1,

,

 

 

5

;

 

2

1

1

1

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

1

 

 

 

T

б) k

1, X c X , X

 

,

 

3

, 1 .

 

 

1

1

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45