- •Розділ 1. Елементи лінійної алгебри
- •1.1. Матриці
- •1.1.1. Матриці. Основні поняття. Види матриць
- •Види матриць
- •1.1.2. Дії над матрицями
- •1.2. Визначники
- •1.2.1. Визначники квадратних матриць. Визначники 2- го і 3- го порядку
- •1.3. Особливі і неособливі матриці
- •1.3.1. Особливі і не особливі матриці. Обернена матриця
- •1.2.2. Мінори й алгебраїчні доповнення
- •Властивості визначників
- •Доведення.
- •Алгоритм обчислення оберненої матриці
- •1.3.2. Ранг матриці. Властивості рангу
- •1.4. Елементарні перетворення матриці. Обчислення рангу матриці
- •1.4.1. Елементарні перетворення матриці. Обчислення рангу матриці
- •Обчислення рангу методом обведення
- •Правило обчислення рангу матриці
- •1.5. Системи лінійних рівнянь. Матричний метод розв’язання систем лінійних алгебраїчних рівнянь і формули Крамера
- •1.5.1. Системи лінійних рівнянь. Основні поняття і означення
- •1.5.2. Система лінійних рівнянь з змінними. Метод оберненої матриці і формули Крамера
- •Доведення.
- •1.6. Метод Гаусса
- •1.6.1. Метод Гаусса
- •1.7. Система лінійних рівнянь з невідомими. Умови сумісності і несумісності лінійних систем. Теорема Кронекера-Капеллі
- •1.7.1. Система лінійних рівнянь з невідомими. На які питання дає відповіді теорія лінійних рівнянь
- •1.7.2. Умови сумісності і несумісності лінійних систем. Теорема Кронекера-Капеллі
- •Доведення.
- •Перевага методу Гаусса в порівнянні з іншими методами:
- •1.8. Однорідні системи лінійних рівнянь. Теорема про наявність ненульового розв’язку
- •1.8.1. Однорідні системи лінійних рівнянь. Теорема про наявність ненульового розв’язку однорідної системи
- •Лінійне рівняння виду
- •1.8.2. Знаходження лінійно-незалежних розв’язків, через які виражається всі інші
- •Доведення.
- •Розв’язання.
- •1.8.3. Зв’язок між розв’язками однорідних і неоднорідних систем рівнянь
- •Доведення.
- •Доведення.
- •Питання для самоконтролю:
- •Тести до розділу 1
- •Розділ 2. Елементи векторної алгебри
- •2.1. Вектори. Лінійні операції над векторами. Розклад вектора по ортонормованому базису
- •2.1.1. Скалярні і векторні величини. Лінійні операції над векторами: складання і віднімання векторів, множення вектора на число. Проекція вектора на вісь
- •Лінійні операції над векторами
- •Проекція вектора на вісь
- •Основні властивості проекцій векторів
- •2.1.2. Лінійна залежність і незалежність векторів, базис. Розкладання вектора по ортонормованому базису. Напрямні косинуси. Довжина вектора
- •Базис. Розкладання вектора по базису
- •2.2.1. Лінійні дії з векторами, заданими розкладом в ортонормованому базисі. Умови колінеарності векторів
- •2.2.2. Скалярний добуток векторів, його означення, фізичний зміст, властивості
- •Основні властивості скалярного добутку
- •Алгебраїчні властивості скалярного добутку
- •Доведення.
- •Геометричні властивості скалярного добутку
- •2.2.3. Скалярний добуток векторів в координатній формі. Умови перпендикулярності двох векторів. Кут між векторами
- •2.3. Векторний і мішаний добутки векторів
- •2.3.1. Векторний добуток векторів, його означення, механічний зміст, властивості
- •Основні властивості векторного добутку
- •2.3.2. Векторний добуток векторів в координатній формі
- •2.3.3. Мішаний добуток векторів, його геометричний зміст, властивості
- •Відповідь:
- •Властивості мішаного добутку векторів
- •2.3.4. Мішаний добуток векторів в координатній формі. Умова компланарності векторів
- •Питання для самоконтролю:
- •Тести до розділу 2
- •Розділ 3. Елементи аналітичної геометрії
- •3.1. Пряма лінія на площині
- •3.1.1. Поняття про рівняння лінії. Загальне рівняння прямої на площині і його дослідження
- •Загальне рівняння лінії
- •3.1.2. Рівняння прямої з кутовим коефіцієнтом. Рівняння прямої, що проходить через дану точку в заданім напрямку. Жмуток прямих
- •3.1.3. Рівняння прямої, що проходить через дві точки. Рівняння прямої у відрізках
- •3 .1.4. Кут між двома прямими
- •3.1.5. Умови паралельності і перпендикулярності двох прямих
- •3.1.6. Відстань від точки до прямої
- •3.2. Площина. Пряма в просторі. Взаємне розміщення прямої і площини в просторі
- •3.2.1. Рівняння площини у векторній формі. Нормальне рівняння площини. Загальне рівняння площини і його дослідження
- •3.2.2. Рівняння площини, що проходить через одну і три точки
- •3.2.3. Кут між площинами. Умови паралельності і перпендикулярності двох площин
- •3.2.4. Параметричні рівняння прямої лінії в просторі. Канонічне рівняння прямої лінії в просторі. Рівняння прямої лінії в просторі, що проходить через дві задані точки
- •3.2.5. Кут між двома прямими в просторі. Умови паралельності і перпендикулярності двох прямих у просторі
- •3.2.6. Точка перетину прямої і площині. Кут між прямою і площиною. Умова паралельності і перпендикулярності прямої і площини
- •3.3. Лінії другого порядку
- •3.3.1. Коло
- •Побудова еліпса по точках
- •Параметричні рівняння еліпса
- •3.3.3. Гіпербола
- •3.3.4. Парабола
- •Питання для самоконтролю:
- •Тести до розділу 3
Доведення.
Дійсно,
нехай
– розв’язок системи (2),
– розв’язок системи (1). Візьмемо
яке-небудь рівняння системи (2), наприклад
-
е і підставимо в нього замість змінних
числа
.
Отримаємо
.
Теорема доведена.
Теорема. Різниця двох довільних розв’язків системи (2) є розв’язком приведеної системи (1).
Доведення.
Дійсно,
нехай
і
розв’язки системи (2). Візьмемо яке-небудь
рівняння системи (1), наприклад
-е
і підставимо в нього замість невідомих
числа
.
Отримаємо
.
Теорема доведена.
З теорем випливає: визначивши деякий частинний розв’язок системи неоднорідних рівнянь (2) і склавши з ним кожний розв’язок приведеної системи (1), одержимо всі розв’язки системи (2). Таким чином, загальний розв’язок неоднорідної системи (2) дорівнює сумі якого-небудь частинного розв’язку цієї системи і загального розв’язку приведеної системи (1).
Приклад. Знайти загальний розв’язок і фундаментальну систему розв’язків однорідної системи.
Розв’язання.
.
.
Запишемо перші два рівняння системи:
,
тоді
Загальний розв’язок системи буде:
Розглянемо
вектори
,
і
.
Тоді
,
.
Отже,
розв’язки
,
і
є фундаментальними розв’язками системи
розв’язків.
Питання для самоконтролю:
Матриці. Основні поняття. Види матриць.
Дії з матрицями.
Визначники квадратних матриць. Визначники 2-го та 3-го порядку.
Мінори і алгебраїчні доповнення.
Властивості визначників.
Особливі і неособливі матриці. Обернена матриця.
Ранг матриці. Властивості рангу.
Елементарні перетворення матриці. Обчислення рангу матриці.
Системи лінійних рівнянь. Основні поняття і означення.
Система лінійних рівнянь з невідомими. Матричний метод і формули Крамера для розв’язання систем лінійних рівнянь.
Метод Гаусса.
Система лінійних рівнянь з невідомими. Основні питання теорії лінійних рівнянь.
Умови сумісності та несумісності лінійних систем. Теорема Кронекера-Капеллі.
Однорідні системи лінійних рівнянь. Теорема про наявність ненульового розв’язку однорідної системи.
Зв’язок між розв’язками неоднорідних та однорідних систем рівнянь.
Тести до розділу 1
Дано матриці
і
.
З’ясувати,
які з наступних операцій можна виконувати:
1)
;
2)
;
3)
;
4)
;
5)
;
6)
;
7)
;
8)
;
9)
.
Дано матриці:
;
.
Знайти
.Дана матриця
.
Знайти матрицю
.
Відповідь:
,
де
;
;
;
.
Дана матриця
.
Знайти визначник
матриці
.З’ясувати, які з наведених нижче матриць мають обернені:
1)
;
2)
;
3)
;
4)
.
При якім значенні
матриця
буде дорівнювати матриці
,
де
?Знайти суму діагональних елементів матриці
,
де
;
;
.Розташувати матриці в порядку спадання їх рангів:
1)
;
2)
;
3)
;
4)
.
Скільки лінійно незалежних рядків має матриця
,
де
;
;
?
Розв’язати рівняння:
.
Відповіді:
1.
;
;
.
2.
.
3.
;
;
;
.
4.
.
5.
.
6.
.
7.
.
8.
;
;
;
.
9.
.
10.
;
.
