III. ОБРАЗЕЦ ВЫПОЛНЕНИЯ ТИПОВОГО РАСЧЕТА




 

Вычислить определитель четвертого порядка с помощью свойств определителей:

.

Решение

Для удобства преобразований поменяем местами 1-ю и 2-ю строки, после чего поставим перед определителем знак минус (т. к. при перестановке строк местами определитель меняет знак):

.

Преобразуем данный определитель так, чтобы в первом столбце все элементы, кроме одного, обратились в ноль; 1-ю строку умножим на (-2) и сложим со 2-й и 3-й строками, затем 1-ю строку умножим на (-3) и сложим с 4-й:

.

Раскладывая определитель по элементам первого столбца, получим:

.

Из 3-й строки вынесем общий множитель за знак определителя и поменяем местами 1-ю и 3-ю строки:

.

1-ю строку умножим на 2, сложим со 2-й; затем 1-ю строку умножим на 4, сложим с 3-й:

.

Разложим определитель по первому столбцу:

.

Из обеих строк определителя вынесем общие множители и вычислим его:

.

Итак, .

 

Найти обратную матрицу и сделать проверку:

.

Решение

Вычислим определитель данной матрицы (разложим по первой строке):

,

следовательно, обратная матрица существует.

Выпишем алгебраические дополнения матрицы A:

, , ,
, , ,
, , .

Составим матрицу , состоящую из алгебраических дополнений матрицы A:

.

Матрица, обратная к матрице A, будет иметь вид:

.

Проверка

.

 

Решить матричное уравнение:

.

Решение

Матричное уравнение задано в виде . Следовательно,

,

,

.

Найдем матрицу, обратную к матрице A.

следовательно, обратная матрица существует.

Выпишем алгебраические дополнения матрицы A:

, , ,
, , ,
, , .

Составим матрицу , состоящую из алгебраических дополнений матрицы A:

.

Матрица, обратная к матрице A, будет иметь вид:

.

.

 

Искомая матрица имеет вид:

.

 

Решить систему линейных уравнений методом Крамера:

Решение

Вычислим определитель системы:

.

Вычислим определители , в которых вместо первого, второго и третьего столбцов соответственно стоит столбец из свободных членов:

, , .

Найдем значения неизвестных :

, , .

Итак, , , .

 

Решить систему линейных уравнений матричным методом:

Решение

Перепишем систему уравнений в виде матричного уравнения:

, где , , .

Имеем:

,

,

.

Найдем матрицу, обратную к матрице A:

,

следовательно, обратная матрица существует.

Выпишем алгебраические дополнения матрицы A:

, , ,
, , ,
, , .

Составим матрицу , состоящую из алгебраических дополнений матрицы A:

.

Матрица, обратная к матрице A, будет иметь вид:

.

.

Итак, , , .

 

Решить систему линейных уравнений методом Гаусса:

Решение

Вычислим определитель системы:

.

Следовательно, система совместна и имеет единственное решение.

Составим расширенную матрицу системы и приведем ее к треугольному виду.

~ + +

~ ~ + ~ .

Из полученной матрицы составим систему линейных уравнений и найдем неизвестные с помощью обратного хода Гаусса:

Отсюда:

Ответ: , , .

 

Решить систему линейных уравнений методом Жордановых исключений:

Решение

Составим таблицу коэффициентов системы и преобразуем ее так, чтобы на ее главной диагонали стояли только единицы, а все остальные элементы были равны нулю.

 

    –2    
–2   –2   –5
      –4 –5
–1 –1 –3    
  1/3 –2/3 1/3 22/3
  11/3 –10/3 20/3 29/3
  11/3 5/3 –13/3 –37/3
  –2/3 –11/3 16/3 34/3
    –4/11 –3/11 71/11
    –10/11 20/11 29/11
      –11 –22
    –47/11 72/11 144/11
      –59/55 267/55
      –2/11 –15/11
      –11/5 –22/5
      –157/55 –314/55
         
         
         
         

Из таблицы имеем:

 

Найти общее решение и фундаментальную систему решений системы однородных линейных уравнений:

Решение

Запишем матрицу системы и преобразуем ее к ступенчатому виду:

~ ~ ~ .

Ранг матрицы равен , значит фундаментальная система решений состоит из решений. Перепишем преобразованную систему:

 

где – базисные неизвестные, – свободные неизвестные.

Введем обозначения и запишем общее решение системы:

где и – произвольные постоянные.

Придадим произвольным постоянным и последовательно значения и соответственно, получим:

и – фундаментальная система решений.

 

Найти матрицу линейного оператора A в базисе , если в стандартном базисе матрица линейного оператора А имеет вид:

.

Решение

Матрицы и линейного оператора A связаны соотношением , где C – матрица перехода от базиса к базису , она имеет вид:

, .

Подставим матрицы , , в соотношение

.

Итак, .

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2020-11-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: