Решение задач по линейной алгебре: матрицы, определители, метод Крамера

Photo

Здравствуйте! Отлично, давайте решим эти задания по порядку.

Задание 1. Выполнение действий с матрицами

Дано:
$A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \ 3 & 4 \end{pmatrix}$, $B = \begin{pmatrix} -1 & 1 \ 5 & -2 \end{pmatrix}$
Нужно найти: $C = A \cdot B^T - 3B$

  1. Находим транспонированную матрицу $B^T$:
    $B^T = \begin{pmatrix} -1 & 5 \ 1 & -2 \end{pmatrix}$

  2. Вычисляем произведение $A \cdot B^T$:
    $A \cdot B^T = \begin{pmatrix} 1 & 2 \ 3 & 4 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} -1 & 5 \ 1 & -2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} (1 \cdot -1 + 2 \cdot 1) & (1 \cdot 5 + 2 \cdot -2) \ (3 \cdot -1 + 4 \cdot 1) & (3 \cdot 5 + 4 \cdot -2) \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 & 1 \ 1 & 7 \end{pmatrix}$

  3. Вычисляем $3B$:
    $3B = 3 \cdot \begin{pmatrix} -1 & 1 \ 5 & -2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -3 & 3 \ 15 & -6 \end{pmatrix}$

  4. Вычисляем $C = A \cdot B^T - 3B$:
    $C = \begin{pmatrix} 1 & 1 \ 1 & 7 \end{pmatrix} - \begin{pmatrix} -3 & 3 \ 15 & -6 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 - (-3) & 1 - 3 \ 1 - 15 & 7 - (-6) \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4 & -2 \ -14 & 13 \end{pmatrix}$

Ответ: $C = \begin{pmatrix} 4 & -2 \ -14 & 13 \end{pmatrix}$

Задание 2. Вычисление определителей

а) $\begin{vmatrix} 12 & -9 \ 0 & -5 \end{vmatrix}$

Определитель матрицы 2x2 вычисляется как: $\begin{vmatrix} a & b \ c & d \end{vmatrix} = ad - bc$

В данном случае:
$\begin{vmatrix} 12 & -9 \ 0 & -5 \end{vmatrix} = (12 \cdot -5) - (-9 \cdot 0) = -60 - 0 = -60$

Ответ: -60

б) $\begin{vmatrix} 1 & -8 & 4 \ 0 & 5 & 3 \ 1 & 1 & 7 \end{vmatrix}$

Определитель матрицы 3x3 можно вычислить разложением по первой строке:
$\begin{vmatrix} a & b & c \ d & e & f \ g & h & i \end{vmatrix} = a \cdot \begin{vmatrix} e & f \ h & i \end{vmatrix} - b \cdot \begin{vmatrix} d & f \ g & i \end{vmatrix} + c \cdot \begin{vmatrix} d & e \ g & h \end{vmatrix}$

В данном случае:
$\begin{vmatrix} 1 & -8 & 4 \ 0 & 5 & 3 \ 1 & 1 & 7 \end{vmatrix} = 1 \cdot \begin{vmatrix} 5 & 3 \ 1 & 7 \end{vmatrix} - (-8) \cdot \begin{vmatrix} 0 & 3 \ 1 & 7 \end{vmatrix} + 4 \cdot \begin{vmatrix} 0 & 5 \ 1 & 1 \end{vmatrix} = 1 \cdot (5 \cdot 7 - 3 \cdot 1) + 8 \cdot (0 \cdot 7 - 3 \cdot 1) + 4 \cdot (0 \cdot 1 - 5 \cdot 1) = 1 \cdot (35 - 3) + 8 \cdot (0 - 3) + 4 \cdot (0 - 5) = 32 - 24 - 20 = -12$

Ответ: -12

Задание 3. Решение систем методом Крамера

а) $\begin{cases} 2x - 3y = 5 \ x - 6y = -2 \end{cases}$

  1. Вычисляем главный определитель системы:
    $\Delta = \begin{vmatrix} 2 & -3 \ 1 & -6 \end{vmatrix} = (2 \cdot -6) - (-3 \cdot 1) = -12 + 3 = -9$

  2. Вычисляем определитель для $x$:
    $\Delta_x = \begin{vmatrix} 5 & -3 \ -2 & -6 \end{vmatrix} = (5 \cdot -6) - (-3 \cdot -2) = -30 - 6 = -36$

  3. Вычисляем определитель для $y$:
    $\Delta_y = \begin{vmatrix} 2 & 5 \ 1 & -2 \end{vmatrix} = (2 \cdot -2) - (5 \cdot 1) = -4 - 5 = -9$

  4. Находим $x$ и $y$:
    $x = \frac{\Delta_x}{\Delta} = \frac{-36}{-9} = 4$
    $y = \frac{\Delta_y}{\Delta} = \frac{-9}{-9} = 1$

Ответ: $x = 4, y = 1$

Photo

Отлично, продолжим решать оставшиеся задания!

Задание 3. Решение систем методом Крамера (продолжение)

б) $\begin{cases} x + y + 4z = 1 \ -3x - y + 2z = 27 \ x + 5y - z = -5 \end{cases}$

  1. Вычисляем главный определитель системы:
    $\Delta = \begin{vmatrix} 1 & 1 & 4 \ -3 & -1 & 2 \ 1 & 5 & -1 \end{vmatrix} = 1 \cdot \begin{vmatrix} -1 & 2 \ 5 & -1 \end{vmatrix} - 1 \cdot \begin{vmatrix} -3 & 2 \ 1 & -1 \end{vmatrix} + 4 \cdot \begin{vmatrix} -3 & -1 \ 1 & 5 \end{vmatrix} = 1 \cdot (1 - 10) - 1 \cdot (3 - 2) + 4 \cdot (-15 + 1) = -9 - 1 - 56 = -66$

  2. Вычисляем определитель для $x$:
    $\Delta_x = \begin{vmatrix} 1 & 1 & 4 \ 27 & -1 & 2 \ -5 & 5 & -1 \end{vmatrix} = 1 \cdot \begin{vmatrix} -1 & 2 \ 5 & -1 \end{vmatrix} - 1 \cdot \begin{vmatrix} 27 & 2 \ -5 & -1 \end{vmatrix} + 4 \cdot \begin{vmatrix} 27 & -1 \ -5 & 5 \end{vmatrix} = 1 \cdot (1 - 10) - 1 \cdot (-27 + 10) + 4 \cdot (135 - 5) = -9 + 17 + 520 = 528$

  3. Вычисляем определитель для $y$:
    $\Delta_y = \begin{vmatrix} 1 & 1 & 4 \ -3 & 27 & 2 \ 1 & -5 & -1 \end{vmatrix} = 1 \cdot \begin{vmatrix} 27 & 2 \ -5 & -1 \end{vmatrix} - 1 \cdot \begin{vmatrix} -3 & 2 \ 1 & -1 \end{vmatrix} + 4 \cdot \begin{vmatrix} -3 & 27 \ 1 & -5 \end{vmatrix} = 1 \cdot (-27 + 10) - 1 \cdot (3 - 2) + 4 \cdot (15 - 27) = -17 - 1 - 48 = -66$

  4. Вычисляем определитель для $z$:
    $\Delta_z = \begin{vmatrix} 1 & 1 & 1 \ -3 & -1 & 27 \ 1 & 5 & -5 \end{vmatrix} = 1 \cdot \begin{vmatrix} -1 & 27 \ 5 & -5 \end{vmatrix} - 1 \cdot \begin{vmatrix} -3 & 27 \ 1 & -5 \end{vmatrix} + 1 \cdot \begin{vmatrix} -3 & -1 \ 1 & 5 \end{vmatrix} = 1 \cdot (5 - 135) - 1 \cdot (15 - 27) + 1 \cdot (-15 + 1) = -130 + 12 - 14 = -132$

  5. Находим $x$, $y$ и $z$:
    $x = \frac{\Delta_x}{\Delta} = \frac{528}{-66} = -8$
    $y = \frac{\Delta_y}{\Delta} = \frac{-66}{-66} = 1$
    $z = \frac{\Delta_z}{\Delta} = \frac{-132}{-66} = 2$

Ответ: $x = -8, y = 1, z = 2$

Варианты продолжения:
1 Новая тема
thinking img
progress gif

Текст скопирован
Готово
Ошибка
×