- •Оглавление
- •Обратная матрица: определение, необходимые и достаточные условия существования.
- •Решение систем линейных уравнений по формулам Крамера.
- •Выражение векторного произведения через координаты.
- •11. Вектор – это направленный прямолинейный отрезок, т.Е. Отрезок, имеющий определенную длину и определенное направление.
- •20. Кривые второго порядка - окружность, эллипс: определения, канонические уравнения.
- •21. Кривые второго порядка - гипербола, парабола: определения, канонические уравнения.
- •Формы записи комплексных чисел
- •Показательная форма комплексного числа имеет вид , где – формула Эйлера.
- •24. Функция: основные определения, способы задания. Основные элементарные функции и их графики
- •25.Обратная функция, сложная функция, неявная функция
- •28 Вопрос
- •29 Вопрос Теоремы конечных пределов
- •30 Вопрос Первый замечательный предел
- •47 Вопрос Исследование функции с помощью производной: интервалы возростания и убывания
- •48 Вопрос Интервалы выпуклости и вогнутости, точка перегиба
- •13. Линейная зависимость и независимость векторов. Базис на плоскости и в пространстве.
- •14. Прямая на плоскости: различные виды уравнений прямой.
Решение систем линейных уравнений по формулам Крамера.
Метод Крамера основан на использовании определителей в решении систем линейных уравнений. Это значительно ускоряет процесс решения.
Метод Крамера может быть использован в решении системы стольких линейных уравнений, сколько в каждом уравнении неизвестных. Если определитель системы не равен нулю, то метод Крамера может быть использован в решении, если же равен нулю, то не может. Кроме того, метод Крамера может быть использован в решении систем линейных уравнений, имеющих единственное решение.
Определение. Определитель, составленный из коэффициентов при неизвестных, называется определителем системы и обозначается (дельта).
Определители
получаются путём замены коэффициентов при соответствующих неизвестных свободными членами:
;
.
Формулы Крамера для нахождения неизвестных:
.
Найти значения и возможно только при условии, если
.
Этот вывод следует из следующей теоремы.
Теорема Крамера . Если определитель системы отличен от нуля, то система линейных уравнений имеет одно единственное решение, причём неизвестное равно отношению определителей. В знаменателе – определитель системы, а в числителе – определитель, полученный из определителя системы путём замены коэффициентов при этом неизвестном свободными членами. Эта теорема имеет место для системы линейных уравнений любого порядка.
Пример 1. Решить систему линейных уравнений:
. (2)
Согласно теореме Крамера имеем:
Итак, решение системы (2):
Три случая при решении систем линейных уравнений
Как явствует из теоремы Крамера, при решении системы линейных уравнений могут встретиться три случая:
Первый случай: система линейных уравнений имеет единственное решение
(система совместна и определённа)
Условия:
*
Второй случай: система линейных уравнений имеет бесчисленное множество решений
(система совместна и неопределённа)
Условия:
* ,
** ,
т.е. коэффициенты при неизвестных и свободные члены пропорциональны.
Третий случай: система линейных уравнений решений не имеет
(система несовместна)
Условия:
*
** .
Итак, система m линейных уравнений с n переменными называется несовместной, если у неё нет ни одного решения, и совместной, если она имеет хотя бы одно решение. Совместная система уравнений, имеющая только одно решение, называется определённой, а более одного – неопределённой.
Примеры решения систем линейных уравнений методом Крамера
Пусть дана система
.
На основании теоремы Крамера
…………. ,
где -
определитель системы. Остальные определители получим, заменяя столбец с коэффициентами соответствующей переменной (неизвестного) свободными членами:
Пример 2. Решить систему линейных уравнений методом Крамера:
.
Решение. Находим определитель системы:
Следовательно, система является определённой. Для нахождения её решения вычисляем определители
По формулам Крамера находим:
Итак, (1; 0; -1) – единственное решение системы.
Если в системе линейных уравнений в одном или нескольких уравнениях отсутствуют какие-либо переменные, то в определителе соответствующие им элементы равны нулю! Таков следующий пример.
Пример 3. Решить систему линейных уравнений методом Крамера:
.
Решение. Находим определитель системы:
Посмотрите внимательно на систему уравнений и на определитель системы и повторите ответ на вопрос, в каких случаях один или несколько элементов определителя равны нулю. Итак, определитель не равен нулю, следовательно, система является определённой. Для нахождения её решения вычисляем определители при неизвестных
По формулам Крамера находим:
Итак, решение системы - (2; -1; 1).
Как уже говорилось, если определитель системы равен нулю, а определители при неизвестных не равны нулю, система несовместна, то есть решений не имеет. Проиллюстрируем следующим примером.
Пример 6. Решить систему линейных уравнений методом Крамера:
Решение. Находим определитель системы:
Определитель системы равен нулю, следовательно, система линейных уравнений либо несовместна и определённа, либо несовместна, то есть не имеет решений. Для уточнения вычисляем определители при неизвестных
Определители при неизвестных не равны нулю, следовательно, система несовместна, то есть не имеет решений.
В задачах на системы линейных уравнений встречаются и такие, где кроме букв, обозначающих переменные, есть ещё и другие буквы. Эти буквы обозначают некоторое число, чаще всего действительное. На практике к таким уравнениям и системам уравнений приводят задачи на поиск общих свойств каких-либо явлений и предметов. То есть, изобрели вы какой-либо новый материал или устройство, а для описания его свойств, общих независимо от величины или количества экземпляра, нужно решить систему линейных уравнений, где вместо некоторых коэффициентов при переменных - буквы. За примерами далеко ходить не надо.
Пример 7. Решить систему линейных уравнений методом Крамера:
Здесь a - некоторое вещественное число. Решение. Находим определитель системы:
Находим определители при неизвестных
По формулам Крамера находим:
,
.
Следующий пример - на аналогичную задачу, только увеличивается количество уравнений, переменных, и букв, обозначающих некоторое действительное число.
Пример 8. Решить систему линейных уравнений методом Крамера:
Решение. Находим определитель системы:
Находим определители при неизвестных
По формулам Крамера находим:
,
,
.
И, наконец, система четырёх уравнений с четырьмя неизвестными.
Пример 9. Решить систему линейных уравнений методом Крамера:
.
Решение. Находим определитель системы:
В первоначальном определителе из элементов второй строки были вычтены элементы четвёртой строки, из элементов третьей строки - элементы четвёртой строки, умноженной на 2, из элементов четвёртой строки - элементы первой строки, умноженной на 2. Преобразования первоначальных определителей при трёх первых неизвестных произведены по такой же схеме. Находим определители при неизвестных
Для преобразований определителя при четвёртом неизвестном из элементов первой строки были вычтены элементы четвёртой строки.
По формулам Крамера находим:
,
,
,
.
Итак, решение системы - (1; 1; -1; -1).
9.
10.
Векторным произведением вектора а на вектор b называется вектор с, который:
1) перпендикулярен векторам а и b.
2) имеет длину, численно равную площади параллелограмма, построенного на векторах а и b, как на сторонах (см. рис), т.е |c|=|a|*|b| sin f, где f=( угол между векторами а и b).
_
С
_
b
S
f
_
a
3) векторыa, b и c образуют правую тройку.
Из определения векторного произведения непосредственно вытекают следующие сооьношения между ортами i, j и k(см. рис.)
z
_ _ _
k i × b = k
_ _ _
j × k= i
_ _ _
i j y k × i= j
x
Пример:
_ _ _
i × j = k
_ _ _ _
1) k ⟘ i , k ⟘ j;
__ _ _
2) |k| = 1, но |i × j|* sin90° = 1
_ _ _
3) векторы i , j и k образуют правую тройку.
Свойства векторного произведения
_ _ _ _
1. При перестановке сомножителей векторное произведение мпеняет знак, т.е. a × b = -(b × a). (См. рис.)
_ _
a×b
_
a
_
b
_ _
b×a
2. Вектороное произведение обладает сочетательным свойством относительно скалярного
_ _ _ _ _ _
множителя, т.е. λ(a × b) = (λa) × b= a × (λb).
3.Два ненулевых вектора a и b коллинеарны тогда и только тогда, когда их вектоное произведение
_ _ _ _ _
равно нулевому вектору, т.е. a||b a × b = 0
_ _ _ _ _ _ _
4. Векторное произведение обладает распределительным свойством: ( a +b) × c = a×c + b × c