Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Линейная алгебра и аналитическая геометрия. Рабочая тетрадь 5 «Системы линейных уравнений» (90

.pdf
Скачиваний:
27
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
444.95 Кб
Скачать

Будем исследовать данную систему линейных уравнений методом Гаусса.

Запишем расширенную матрицу и приведем к ступенчатому виду:

1

 

1

 

 

1 ( 1) ( )

1

1

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

1

 

 

1

 

 

1

~ 0

 

0 1 ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

1

1

 

1

0

1 1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

~ 0

 

 

0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0 2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решим квадратное уравнение: 2 2 0 ( 1), 2 2 0,

D 1 4 2 9;

 

1 3

 

1 1,

,

 

 

1,2

2

 

2 2

 

 

 

 

Подставим вместо найденные значения в последнюю матрицу и запишем систему уравнений:

1) 1

1

1

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

0

1 1

1

 

1

 

ранг основной матрицы равен рангу

 

 

 

 

0

0

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

расширенной матрицы и равен 1. Следовательно, будет один главный неизвестный

x1 и 2 параметра: x1 1 x2 x3.

 

Система

линейных уравнений при

1 имеет бесчисленное множество

решений:

1 x2

x3; x2; x3 .

 

2) 2

 

 

 

 

 

1

1

2

 

1

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

ранг основной

матрицы равен 2, ранг расширенной

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

0

0

 

3

 

 

 

 

 

матрицы равен 3, следовательно, система не имеет решений.

31

3) 1 и 2. Система имеет единственное решение.

 

 

 

 

 

x

 

 

1

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1 x2 x3 1,

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1 x

2

1 x 0,

 

 

x

2

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1 x3

1,

 

x

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x1 x2 x3 1,

б) x1 1 x2 x3 ,x1 x2 1 x3 2.

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

32

______________________________________________________________

______________________________________________________________

_____________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

Ответ.

33

 

 

а)

 

 

 

 

Система

 

 

имеет

единственное

решение

:x

 

1

 

, x

 

 

1

,

x

 

1

 

при 1

и 2;

 

 

 

 

 

2

 

2

 

1

 

2

2

 

 

3

 

 

 

 

 

Система

линейных

уравнений

имеет

бесчисленное множество

решений:

x1 1 c1

c2;

x2 c1;

x3

c2 ,

c1, c2 R, при 1;

 

 

Система не имеет решения при 2;

 

 

б) При 3 0 система имеет единственное решение:

x

2 2

 

; x

2 1

 

; x

3 2 2 1

.

1

3

2

3

3

3

При 0 и 3 система несовместна.

3 Домашнее задание

Задание 1

Решить систему линейных уравнений по формулам Крамера и методом Гаусса:

x iy 2z 10,

 

 

x1

2x2

3x3

4x4

30,

 

x

2x

 

3x

 

4x

 

10,

 

 

 

 

 

а) x y 2iz 20,

; б)

1

 

 

2

 

 

3

 

 

4

 

 

 

 

 

x2 x3 x4 3,

ix 3iy (1 i)z 30.

 

x

x

2

 

x x

4

10.

 

 

 

1

 

 

 

3

 

 

 

Ответ. а) 3

11i, 3 9i,1 7i ; б) 1, 2,

3, 4 .

 

Задание 2

Решить системы линейных уравнений тремя способами:

1)по формулам Крамера;

2)с помощью обратной матрицы;

34

3) методом Гаусса.

4x1 3x2 2x3 4,

5x1 2x2 3x3 2,

а) 6x1 2x2 3x3 1,; б) 2x1 2x2 5x3 0,

 

 

5x1 3x2 2x3 3.

3x1 4x2 2x3 10.

Ответ: а) (1;2; 1); б) (2; 3; 2).

Задание 3

Найдите общее и частное решение системы линейных уравнений.

 

x1 2x2 3x3 4x4 0,

x1 2x2 x3 4,

а) 2x1

 

x3 x4 0, ; б) 3x1 5x2 3x3 1,

 

 

 

x2 x3 2x4 0.

 

3x1

2x1 7x2 x3 8

Задание 4

Найдите фундаментальное решение неоднородных системы линейных уравнений:

x1 2x2 x3 x4 1,

6x1 4x2 5x3 2x4 3x5 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) x1 2x2 x3 x4 1,; б) 3x1

2x2

4x3 x4

2x5 3,

x 2x

 

x

 

5x

 

5.

3x1 2x2 2x3 x4

2x

 

7,

1

2

 

3

 

4

 

9x 6x

2

x

3

3x

4

5

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Задание 5

Исследовать систему и найти общее решение в зависимости от значения параметра

 

1 x x

2

x 2 3 ,

 

 

 

 

 

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

1 x2

x3 3 3 2,

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

x2 1 x3 4 3 3.

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ.

 

 

 

 

 

 

 

При

3 0

 

система имеет единственное решение: x 2 2

;

x

2

2 1;

 

 

 

 

 

1

 

 

 

x3 3 2 2 1.

 

 

 

 

 

При 0общее решение имеет вид: x1

x2 x3,где x2,x3 R.

 

 

 

 

При

3 общее решение имеет вид:

x1 x2 x3,где x3 R.

 

 

 

 

Задание 6

35

 

ax1 bx2 x3 1;

Исследовать систему линейных уравнений

 

abx2

x3

b; при различных

x1

 

x

bx

2

ax

3

1.

 

1

 

 

 

значениях параметров a,b.

4 Самостоятельная работа

УРОВЕНЬ 1

Задание 1

Решить систему линейных уравнений с помощью обратной матрицы, по формулам

3x1 4x2

 

x3 17,

Крамера и методом Гаусса:

2x1

x2

 

x3 0,

 

2x 3x

 

5x 8.

 

2

1

 

 

3

Задание 2

Исследовать систему линейных уравнений. Указать фундаментальное решение

5x1 6x2 x3 4,

системы линейных уравнений: 3x1 5x2 2x3 3,

2x1 x2 3x3 5.

Задание 3

Исследовать систему линейных уравнений. Указать фундаментальное решение

2x1 3x2 x3 2,

системы линейных уравнений : 3x1 5x2 5x3 3,

5x1 8x2 6x3 5.

36

УРОВЕНЬ 2

Задание 1

Решить систему линейных уравнений с помощью обратной матрицы, по формулам

 

x1 2x2 3x3 3;

Крамера и методом Гаусса: 2x1

6x2

9x3 11;

4x

3x

2

8x 2.

 

1

 

3

Задание 2

Исследовать систему линейных уравнений. Указать фундаментальное решение

x1 x2 3x3 1;

системы линейных уравнений: 2x1 x2 2x3 1;

x1 x2 x3 3;x1 2x2 3x3 1.

Задание 3

Решить однородную систему уравнений.

 

x1

 

3x2

 

 

2x

 

2x

 

 

 

системы линейных уравнений:

1

11x

2

 

 

5x

2

1

 

 

 

 

 

3x

 

x

2

 

 

1

 

 

 

 

Указать фундаментальное решение

3x3

x4 0;

x3 3x4 0; 8x3 6x4 0; 5x3 5x4 0.

Задание 4

Исследовать систему линейных уравнений. Указать фундаментальное решение

 

x1 2x2 3x3 x4 1;

 

 

 

2x2

 

x3 x4 1;

 

3x1

 

системы линейных уравнений:

2x

3x

2

x

3

x

4

1;

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x 2x

2

2x

3

x

4

1;

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x1

5x2

2x3

2.

 

 

 

 

37

Задание 5

Исследовать систему линейных уравнений при различных значениях a:

2ax1 23x2 29x3 4;

7x1 ax2 4x3 7;5x1 2x2 ax3 5.

Задание 6

Исследовать систему линейных уравнений при различных значениях a,b:

ax1 2x3 2;

5x1 2x2 1;

x1 2x2 bx3 3.

4 Тест

1

Система линейных уравнений

ax

x

 

a,

 

 

 

 

 

1

 

2

 

при a 1 имеет:

 

 

 

x1

ax2

1.

 

 

 

 

а) одно решение;

б) ;

 

 

 

 

 

в) ;

 

 

 

г)два решения.

2

 

 

 

 

 

 

(1 i)z1 (1 i)z2

1 i,

Решением системы линейных равнений

 

 

 

является:

 

 

 

 

 

 

 

(1 i)z1 (1 i)z2 1 3i.

а) (i;i 1);

б) (i;i 1);

 

 

 

 

в) ;

 

 

 

г) .

3

Система линейных уравнений

3x

2x

2

6,

при

a 1,5 имеет:

 

1

 

 

 

 

 

 

ax1

x2 3.

 

 

 

 

а) одно решение;

б) ;

 

 

 

 

 

в) ;

 

 

 

г) два решения.

4

Решением системы линейных уравнений

iz (1 i)z

2

2 2i,

1

 

 

является:

 

 

 

 

 

 

 

 

2iz1 (3 2i)z2 5 3i.

а) (2i;i 2);

б) (2; i 1);

 

 

 

 

в) ;

 

 

 

г) .

 

 

 

ax y z 1

 

 

 

 

5

Система линейных уравнений

 

 

 

 

 

 

при a 1,b 1,c 1 имеет:

x by z b

x y cz c

38

а) одно решение;

б) ;

 

 

 

в) ;

 

 

 

 

 

 

г) два решения.

 

 

 

 

 

2z (2 i)z

 

i,

является:

6 Решением системы линейных уравнений

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

(4 2i)z1 5z2 1 2i.

а) (2i;i 2);

б) (2; i 1);

 

 

в) ;

 

 

 

 

 

 

г) .

 

 

 

ax y z 1

 

 

 

 

 

 

 

 

7

Система линейных уравнений x by z bпри a 1,b 1,c 0 имеет:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x y cz c

 

 

 

 

 

 

 

 

а) одно решение;

б) ;

 

 

 

 

в) ;

 

 

 

 

 

г)два решения.

8

Решением системы линейных уравнений

(1 i)z1 3iz2 i,

 

 

 

 

 

 

 

 

является:

 

 

 

 

 

 

 

2iz1

(3 3i)z2 3 i.

а) (i;i 1);

б) (i;i 1);

 

 

 

в) ;

 

 

 

 

г) .

9

Решением системы линейных уравнений

5x 3x

2

4x 0

 

1

 

 

 

 

3

является:

 

 

 

 

 

 

 

6x1 5x2 6x3 0

а) (1;0; 1);

б) (1; 2;3);

 

 

 

в) ;

 

 

 

 

г) ( 2; 6;7).

10

Решением системы линейных уравнений

2x

3x

 

3,

 

 

1

 

 

2

 

 

является:

 

 

 

 

 

 

 

7x1 5x2

16.

 

а) (3;1);

б) (3; 1);

 

 

 

в) ;

 

 

 

 

г) .

11

Решением системы линейных уравнений

x

 

x

 

1,

 

 

1

 

2

 

 

является:

 

 

 

 

 

 

 

x1 x2 1.

 

 

а) (1;2);

б) (3;4);

 

 

 

в) ;

 

 

 

 

г) .

 

 

 

ax y z 1

 

 

 

 

 

 

 

 

12

Система линейных уравнений

 

 

 

 

 

 

 

при a 1,b 0,c 1 имеет:

x by z b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x y cz c

 

 

 

 

 

 

 

 

а) одно решение;

б) ;

 

 

 

 

 

в) ;

 

 

 

 

г)два решения.

13

Система линейных уравнений

15x

ax

 

3,

имеет множество решений при

 

1

 

2

1.

 

 

 

5x1

10x2

 

 

 

 

 

 

 

a

равном:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)3;

б)10;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)-5;

г)30.

39

14

Система линейных уравнений

3x

 

7x

 

20,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

не имеет решения при a равном:

 

 

 

ax1

14x2

15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а)6;

 

б)-6;

 

 

 

 

 

 

 

 

в)-5;

 

 

 

 

г)0.

 

 

 

 

15

Система линейных уравнений

ax

x

 

 

a,

при a 1 имеет:

 

 

 

 

 

 

1

 

2

1.

 

 

 

 

 

 

 

x1

ax2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) одно решение;

б) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

в) ;

 

 

 

 

г)два решения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x y 2z 0

 

 

 

 

 

 

 

 

16

Решением системы линейных уравнений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2y z 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

является:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x y z 3

 

 

 

 

а) (1;1; 1);

б) (1; 1;1);

 

 

 

 

 

 

 

в) (2; 1;2);

 

г) (

9

;

3

;

3

).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

17

Решением системы линейных уравнений

 

4x 3x

2

5x 0

 

 

 

 

 

1

 

 

3

является:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8x1 6x2 10x3 2

 

 

 

 

а) (1;0; 1);

б) (1; 2;3);

 

 

 

 

 

 

 

в) ;

 

 

 

 

г) ( 2; 6;7).

18

Решением системы линейных уравнений

4x 6x

2

5x 0

 

 

 

 

 

1

 

3

является:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6x1 9x2 10x3 0

 

 

 

 

а) (0;5;6);

б) (3;2;0);

 

 

 

 

 

 

 

в) ;

 

 

 

 

г) (9;6;0)

 

 

19

Система имеющая решение называется:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) определенной;

б) неопределенной;

в) совместной;

г) не совместной

20 Система не имеющая решение называется:

 

а) определенной; б) неопределенной; в) совместной;

г)не совместной

40

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]