- •РАБОЧАЯ ТЕТРАДЬ
- •Справочный материал для задач 1–8
- •Справочный материал для задачи 3
- •Справочный материал для задачи 1
- •Основные свойства определителей
- •Задача 1
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 2
- •Задача 2
- •Решение задачи
- •Задача 3
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 4
- •Задача 4
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 5
- •Задача 5
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 6
- •Задача 6
- •Решение задачи
- •Задача 7.1
- •Справочный материал
- •Решение задачи
- •Задача 7.2
- •Справочный материал
- •Решение задачи
- •Задача 7.3
- •Справочный материал
- •Элементарные преобразования в расширенной матрице:
- •Решение задачи
- •Справочный материал к задаче 8
- •Задача 8.1
- •Решение задачи
- •Задача 8.2
- •Решение задачи
- •Справочный материал к задаче 9
- •Задача 9
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задач 10–12
- •Задача 10.1
- •Решение задачи
- •Задача 10.2
- •Решение задачи
- •Задача 10.3
- •Решение задачи
- •Задача 11.1
- •Решение задачи
- •Задача 11.2
- •Решение задачи
- •Задача 12
- •Решение задачи
- •Справочный материал для задачи 13
- •Задача 13.1
- •Решение задачи
- •Задача 13.2
- •Решение задачи
- •Задача 13.3
- •Справочный материал для задачи 14
- •Задача 14.1
- •Решение задачи
- •Задача 14.2
- •Решение задачи
- •Задача 14.3
- •Решение
- •Справочный материал для задач 15, 16
- •Задача 15.1
- •Решение задачи
- •Задача 15.2
- •Решение
- •Задача 16.1
- •Решение задачи
- •Задача 16.2
- •Решение
- •РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
- •Основная
- •Дополнительная
1 3 1+0 5 |
1 3 5 +0 2 |
|
|
1 3 5/ 3 |
||
= |
|
|
= |
|
. |
|
|
2 3 1+(−1) 5 2 3 5 +(−1) 2 |
|
|
−13 3 4 3 |
|
|
|
|
|
||||
Справочный материал для задачи 6
Трапециевидная матрица содержит нули под элементами a11 , a22 , a33 ,... (рис. 4).
a |
a |
... |
a |
a |
|
|
|
11 |
12 |
|
1,n−1 |
1n |
|
|
0 |
a22 |
... a2,n−1 |
a2n |
||
|
0 |
0 |
... |
a |
a |
|
|
|
|
.... |
3,n−1 |
3n |
|
.... .... |
.... |
.... |
|
|||
|
0 |
0 |
.... |
am,n−1 |
|
|
|
amn |
|||||
Рис. 4.
Ранг матрицы после приведения её к трапециевидной форме равен количеству различных ненулевых строк.
К трапециевидной форме матрица приводится с помощью элементарных преобразований над её строками и столбцами:
1.перемена местами строк (столбцов);
2.умножение (деление) стоки (столбца) на число, отличное от нуля;
3.прибавление к элементам одной строки (столбца) соответствующих элементов другой строки (столбца), умноженных на одно и тоже число;
4.вычеркивание одной из двух пропорциональных (равных) строк;
5.вычеркивание нулевой строки.
Задача 6
|
1 |
2 |
3 |
1 |
|
|
1 |
−1 |
1 |
2 |
|
|
|
||||
Найти ранг матрицы |
|
|
|
|
. |
|
3 |
1 |
3 |
1 |
|
|
0 |
1 |
−2 |
−4 |
|
|
|
||||
Решение задачи
Получим нули в первом столбце кроме его первого элемента. Для этого вычтем из второй строки первую, а из третьей — пер-
12
вую, умноженную на 3. Потом поменяем местами вторую и четвёртую строки.
1 2 |
3 |
1 3 |
|
1 |
2 |
3 |
1 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−3 |
−2 |
|
|
|
|
1 |
−1 |
1 |
2 |
|
~ |
|
0 |
1 |
~ (×) |
|||
|
3 |
1 |
3 |
|
|
|
|
0 |
−5 |
−6 |
−2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
||||||||
|
0 |
1 |
−2 −4 |
|
|
|
0 |
1 |
−2 |
−4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Далее прибавим к третьей строке вторую, умноженную на 5, а к четвёртой — вторую, умноженную на 3. Заметим, что две последние строки оказались пропорциональны, и уберём одну из них.
|
|
1 |
2 |
3 |
1 |
|
|
1 2 |
3 |
1 |
|
||||
|
5 |
|
0 |
1 − 2 |
− 4 |
|
|
|
0 1 −2 |
− 4 |
|
|
|||
(×)~ |
|
3 |
~ |
|
|
~ |
|||||||||
|
|
0 |
−5 − 6 |
− 2 |
|
|
0 0 −16 − 22 |
|
|||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
0 |
− 3 − 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
1 |
|
|
0 0 −8 −11 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
1 |
−2 |
|
−4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
. |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
0 |
0 −16 |
− |
22 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Матрица приведена к трапециевидной форме. Она содержит |
|||||||||||||||
3 строки, то есть ранг матрицы равен 3. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Задача 7.1
Решить систему линейных уравнений по формулам Крамера.
2x −4y+z= 42x + y −2z =1
.3x −2 y +4z =11
Справочный материал
Если определитель системы трёх линейных алгебраических уравнений с тремя неизвестными
13
a11x +a12 y +a13z = b1a21x +a22 y +a23z = b2
a31x +a32 y +a33z = b3
отличен от нуля, то система имеет единственное решение, которое может быть найдено по формулам Крамера
х = 1 , y = 2 , z = 3 .
|
a11 |
a12 |
a13 |
|
Здесь = |
a21 |
a22 |
a23 |
— определитель системы, |
|
a31 |
a32 |
a33 |
|
|
b1 |
a12 |
a13 |
|
|
|
a11 |
b1 |
a13 |
|
|
a11 |
a12 |
b1 |
|
||
1 = |
b2 |
a22 |
a23 |
, 2 = |
a21 |
b2 |
a23 |
, |
3 = |
a21 |
a22 |
b2 |
— |
||||
|
b3 |
a32 |
a33 |
|
|
|
a31 |
b3 |
a33 |
|
|
a31 |
a32 |
b3 |
|
||
вспомогательные определители. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение задачи |
|
|
|
|
|
||||
Вычислим определитель системы |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
2 |
−4 |
1 |
|
= 2 1 4 +2 (−2) 1 +(−4) (−2) 3 − |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
= |
|
2 |
1 −2 |
|
|
|
|||||||||||
|
|
3 |
−2 |
4 |
|
−3 1 1 −2 (−4) 4 −(−2) (−2) 2 = 49. |
|
||||||||||
Он не равен нулю, следовательно, система имеет единственное решение.
Аналогично вычислим вспомогательные определители
|
|
4 |
−4 |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
1 = |
|
1 |
1 −2 |
|
= 91 , |
2 = |
|
2 |
1 −2 |
|
=15 , |
||||||
|
|
11 |
−2 |
4 |
|
|
|
|
|
|
3 11 |
4 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
2 |
−4 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
3 = |
|
2 |
1 |
1 |
= 74 . |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
3 |
−2 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
||
По формулам Крамера получаем решение системы уравнений
14
x = |
1 = |
91 |
, y = |
2 = |
15 |
, z = |
3 = |
74 . |
|
|
49 |
|
|
49 |
|
|
49 |
Задача 7.2
Решить систему линейных уравнений с помощью обратной матрицы
2x −4y+z= 42x + y −2z =1
3x −2 y +4z =11.
Справочный материал
Рассмотрим систему уравнений
a11x +a12 y +a13z = b1a21x +a22 y +a23z = b2 .
a31x +a32 y +a33z = b3
В матричном виде эту систему можно записать так
a |
a |
a |
A X = B , |
x |
||
|
||||||
11 |
12 |
13 |
|
|
||
где A = a21 |
a22 |
a23 |
— матрица системы, |
X = y — стол- |
||
a |
a |
32 |
a |
33 |
|
z |
31 |
|
|
|
|
||
b1
бец неизвестных, B = b2 — столбец свободных членов. Те-
b3
перь, если матрица системы — невырожденная, мы можем решить её методом, показанным для задачи 5.
15
