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

Bitner_V_A_-_Kratky_kurs_shkolnoy_matematiki

.pdf
Скачиваний:
83
Добавлен:
12.03.2015
Размер:
6.54 Mб
Скачать

Краткий курс школьной математики

111

 

 

2. Система имеет множество решений – прямые сливаются, и решением являются все точки, лежащие на прямой.

3. Система не имеет решений – прямые параллельны.

Решение упражнений.

Решить системы уравнений:

p 1

x − 3 y = 1

x = 1 + 3 y

 

x

= 1 + 3

y

x = 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

(1 + 3 y ) + 3 y = 13

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2x + y =

4

 

 

 

 

6

21y = 7

 

 

y =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

2;

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p 2

При каком значении параметра a прямые, заданные

 

 

112

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В.А.Битнер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уравнениями x + ay = 2 и 3x − 2 y = 6 совпадают?

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + ay = 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Имеем систему:

 

2

 

, откуда a = −

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

y = 2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: при a = −

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p 3 2x + 3 y = −1

 

 

 

10 x + 15 y = −5

 

 

 

 

 

 

+ 8 y

= 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x + 4 y = 1

 

 

 

10 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1 − 3 y

 

−1 + 3

 

 

 

 

 

7 y = −7

 

x =

=

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

y = −1

Ответ: {(1; −1)} .

(3)Решение систем линейных уравнений методом Гаусса

это преобразование системы к треугольному виду.

p 4 x + y z = 2

2x y + 4z = 1

x + 6 y + z = 5

Умножим 1 уравнение системы на –2 и сложим полученное уравнение со 2 уравнением, затем сложим 1 и 3 уравнения системы, получим:

x + y z = 2

x + y z = 2

 

 

 

 

 

 

− 3 y + 6z = −3

 

y − 2 z = 1

 

7 y

= 7

 

 

= 1

 

 

y

Получили систему в треугольном виде (коэффициенты при неизвестных по диагонали равны 1, а слева от диагонали равны 0. Такая система легко решается.

Имеем: y = 1; z = y −1 = 1 −1 = 0; x = 2 − y + z = 2 −1 + 0 = 1 .

22

Ответ: {(1;1; 0)} .

Краткий курс школьной математики

113

 

 

p 5

p 6

p 7

x + 2 y + 3z = 3

 

x + 2 y + 3z = 3

x + 2 y + 3z = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

3x + y + 2z = 7

 

 

− 5 y − 7 z = −2

y + 5z = 4

 

 

 

 

y − 5z = −4

 

− 5 y − 7 z = −2

2x + 3 y + z = 2

 

 

 

x + 2 y + 3z = 3

 

x + 2 y + 3z = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y + 5z

= 4

 

y + 5z = 4

 

 

 

18z = 18

 

z = 1

 

 

 

 

 

 

y = 4 − 5z = 4 − 5 = −1; x = 3 − 2 y − 3z = 3 + 2 − 3 = 2 .

Ответ: {(2; −1;1)} .

 

 

2x − 4 y + 4z = 10

 

x − 2 y + 2z = 5

 

 

 

−3x + 8 y −10 z = −25

−3x + 8 y −10 z = −25

x − 2 y + 2z = 5

x − 2 y + 2z = 5

 

 

 

2 y − 4z = −10

 

y − 2z = −5

Общее

решение

получается,

считая

z произвольным:

y = 2z − 5; x = 5 + 2 y − 2z = 2 z − 5 .

 

 

 

Ответ:

система

имеет

бесконечное

множество решений

{(2z − 5; 2z − 5; z ) | z R} .

 

 

 

 

 

4x − 2 y + 3z − 4t = 14

x + 4 y +

2t = −1

 

 

t = −1

 

 

+ 3z − 4t = 14

2x + 3 y − 2z

4x − 2 y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + 4 y +

2t = −1

2x + 3 y

− 2z t = −1

 

 

= 4

 

 

+ z

 

= 4

2x y + z

2x y

 

x + 4 y +

 

2t = −1 x + 4 y + 2t = −1

 

 

 

 

 

z − 9 y − 4t = 6

−18 y + 3z −12t = 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− 5 y − 2z − 5t = 1

 

z − 6 y − 4t = 6

 

 

 

 

 

− 2z − 5 y − 5t = 1

− 9 y + z − 4t = 6

 

x + 4 y + 2t = −1 x + 4 y + 2t = −1

 

 

− 4t = 6

 

− 9 y − 4t = 6

z − 9 y

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 y

 

= 0

 

 

y

= 0

 

− 23 y

−13t = 13

 

 

−13t = 13

 

 

 

Получили

t = −1; y = 0; z = 6 + 9 y + 4t = 6 − 4 = 2; x = −1 − 4 y − 2t = −1 + 2 = 1 .

Ответ: {(1; 0; 2; −1)} .

Квадратная таблица вида

114

 

 

 

В.А.Битнер

 

 

 

p 8 x − 3 y + z = 7

x − 3 y + z = 7

x − 3 y + z = 7

 

 

 

 

 

3x + y − 2z = 3

 

10 y − 5z = −18

10 y − 5z = −18

 

 

10 y − 5z = − 7

 

0 = 11 - ложно,

x + 7 y − 4z = 0

 

 

значит, система не имеет решения. Ответ: .

(4)Решение систем линейных уравнений с 2 и 3 неизвест- ными по правилам Крамера.

1. Определитель второго порядка

o 7

a b

= ad bc , где a, b, c, d R , на-

cd

зывается определителем второго порядка.

(a b ) и (c d ) - строки определителя,

a

и

b

- его столбцы. Обыч-

 

 

 

 

 

c

 

d

 

 

 

 

 

a

b

 

но определитель обозначают , то есть

=

 

 

.

 

 

 

 

c

d

 

 

 

 

 

 

 

 

Определитель равен нулю тогда и только тогда, когда строки определителя пропорциональны.

То есть

= 0 тогда и только тогда, когда

a

=

b

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p 1

1

2

p 22

2

 

3

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

= 5 + 6 = 11

 

 

 

= 0 , так как

=

.

 

−3 5

4

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

4

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Краткий курс школьной математики

115

 

 

2.Главный и вспомогательные определители системы 2 линей- ных уравнений с 2 неизвестными.

r систему

Тогда =

a x + b y = c

 

 

1

1

1

(1)

a2 x + b2 y = c2

 

a1

b1

= a1b2

a2b1

- главный определитель системы (1),

a2

b2

 

 

 

x =

c1

b1

= c1b2

b1c2 ,

y =

a1

c1

= a1c2

a2c1

- вспомогательные

c2

b2

a2

c2

определители системы (1).

3.Правила Крамера для системы 2 линейных уравнений с 2 неиз- вестными.

Правило 1

 

e главный определитель системы (1)

≠ 0 , то система

 

 

имеет единственное решение

x =

 

x

, y =

y

.

То есть

 

 

 

 

 

 

система (1) имеет единственное решение, если

a1

b1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

b2

Правило 2

 

e главный определитель системы (1)

= 0 , а хотя бы

 

 

 

один из вспомогательных определителей

 

x

или

 

y

 

 

≠ 0 , то система не имеет решения. То есть система не

 

 

имеет решения, если

a1

=

b1

c1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

b2

c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Правило 3

 

e главный и вспомогательный определители системы

 

(1) = =

= 0 , то система (1)

имеет бесконечно

 

 

x

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

много решений. То есть система имеет множество ре-

шений, если a1 = b1 = c1 . a2 b2 c2

Решение упражнений.

Решить системы уравнений по правилам Крамера:

116

В.А.Битнер

 

 

p 1

p2

p3

p 4

11x −13 y = 5

−8x + 12 y = −7

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

-13

 

= 132 −104 = 28 ,

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

−8

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

=

1

 

 

 

 

 

 

 

 

= 60 − 91 = 31, y

=

 

 

= −77 + 40 = −33 ,

x

−7

12

−8

-7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x =

 

 

 

x

=

 

31

, y =

 

 

 

y

=

-33

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

 

33

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

 

 

; −

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

28

 

 

 

 

 

 

 

−12x + 14 y = −11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−18x + 21y

= 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как

−12

=

14

−11

, то система не имеет решения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−18

 

21

 

 

7

 

 

 

 

 

 

Ответ: .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x − 3 y = 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x − 9 y = 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как

 

 

1

=

−3

=

2

, то система имеет бесконечное множество

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

−9

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

решений x R, y = 2 − x .

 

 

 

3

 

2 − x

 

Ответ: x;

 

 

, x R .

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

x + 1, 5 y = 4

 

При каком значении параметра

a система

имеет

 

 

 

 

 

 

 

4 x + 6 y = a

 

бесконечно много решений?

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

Имеем:

1

=

1, 5

=

4

a = 16 .

 

 

 

 

 

 

 

4

 

6 a

 

 

Ответ: при a = 16 .

Краткий курс школьной математики

 

117

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p 5

 

 

 

 

 

 

 

2 x + ay = 8

 

При каком значении параметра

a система

не име-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x − 5 y = 6

 

ет решений?

 

 

 

 

 

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Имеем:

2

=

a

8

a = −

10

.

 

 

 

−5

 

 

 

 

3

 

6

3

 

 

 

Ответ: при a = − 10 . 3

4. Определитель третьего порядка.

o 8 Квадратная таблица вида

= a11a22 a33 + a12 a23a31 + a21a32 a13 a13a22 a31 a21a12 a33 a23a32 a11

называется определителем третьего порядка. Тоже обозначается .

(a11 a12 a13 ) , (a21 a22 a23 ) , (a31 a32 a33 ) - строки определителя,

a11a21 ,

a31

a12

 

a13

 

 

 

 

 

 

- столбцы определителя.

a22

 

, a23

 

 

 

 

 

 

a32

 

a33

 

 

5.Система 3 линейных уравнений с 3 неизвестными, главный и вспомогательные определители системы.

o 9

a x + a y + a z = b

 

 

11

12

13

1

 

Система уравнений вида a21 x + a22 y + a23 z = b2

(2)

 

 

 

 

 

 

 

a31 x + a32 y + a33 z = b3

 

где aij

и bi R (i, j = 1, 2, 3) , называется системой трех линейных

уравнений с тремя неизвестными.

118

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В.А.Битнер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a11

a12

a13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

a21

a22

a23

 

- главный определитель системы (2),

 

 

a31

a32

a33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b1

a12

a13

 

 

a11

b1

a13

 

 

a11

a12

b1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x =

b2

a22

a23

 

, y =

a21

b2

a23

,

z =

a21

a22

b2

 

- вспомогатель-

 

 

b3

a32

a33

 

 

a31

b3

a33

 

 

a31

a32

b3

 

 

ные определители системы (2).

6.Правила Крамера для системы 3 линейных уравнений с 3 неиз- вестными.

Правило 1

 

e главный определитель системы (2)

≠ 0 , то система имеет

 

 

единственное решение

x =

x

, y =

y

, z =

 

z

 

. То есть система

 

 

 

 

 

 

 

(1) имеет единственное решение, если

a1

b1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

b2

Правило 2

 

e

= 0 , а

x ,

y или

z ≠ 0 , то система (2) не имеет решения.

 

Правило 3

 

e

= x =

y =

z = 0 , то система (2) имеет бесконечно много

 

 

 

решений.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение упражнений.

Решить системы 3 линейных уравнений с 3 неизвестными.

p 1 6x + 2 y z = 2

4x y + 3z = −3

3x + 2 y − 2z = 3

Решение:

 

6

2

−1

 

=

4

−1 3

= 6 (−1) (−2) + 2 3 3 + 4 2 (−1) − 3 (−1) (−1)

 

3

2

−2

 

 

 

 

 

 

Краткий курс школьной математики

119

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−4 2 (−2) − 2 3 6 = 12 + 18 − 8 − 3 + 16 − 36 = −1;

 

 

 

 

 

 

2

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x =

 

−3 −1 3

= 4 + 18 + 6 − 3 −12 −12 = 1 ;

 

 

 

 

3

2

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

4 −3 3

= 36 + 18 −12 − 9 − 54 + 16 = −5 ;

 

 

 

 

3

3

 

−2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z =

 

4

−1 −3

= −18 −18 + 16 + 6 − 24 + 36 = −2 .

 

 

 

3

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x =

x

=

1

= −1; y =

y

=

−5

= 5; z =

z

=

−2

= 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

 

 

 

 

 

 

−1

 

 

−1

Ответ: {(−1; 5; 2)} .

Устно легко сделать проверку.

p 2 7 x − 8 y − 5z = 4

 

 

 

 

 

−9x + 6 y −11z = −1

 

 

+ 13z = 3

6x −11y

Решение:

 

 

 

 

 

−8

−5

 

 

7

 

 

=

−9 6 −11

= 7 6 13 + (−8) (−11) 6 + (−9) (−11) (−5)

 

6

−11

13

 

 

 

 

 

 

 

6 6 (−5) −13 (−9) (−8) − 7 (−11) (−11) = 546 + 528 − 495 + 180 −

−936 − 847 = −1024

 

 

4

−8

−5

 

x

=

−1

6

−11

= 312 + 264 − 55 + 90 −104 − 484 = 13 ;

 

 

3

−11

13

 

 

 

4

−5

 

 

 

7

 

y

=

−9

−1

−11

= −91 − 264 + 135 − 30 + 468 + 231 = 449 ;

 

 

6

3

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В.А.Битнер

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−8

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z =

−9

 

6

 

−1

= 126 + 48 + 396 −144 − 77 − 216 = 133 ;

 

 

6

 

−11

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x =

x

=

 

13

 

; y =

y

 

=

 

449

 

; z =

z

=

133

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1024

 

 

 

 

 

 

 

−1024

 

 

−1024

 

 

 

 

 

 

133

 

 

 

449

 

 

13

 

 

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

; −

 

 

 

; −

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1024 1024

 

 

1024

 

 

 

 

 

Упражнения для самостоятельного решения.

Решить системы уравнений наиболее рациональным из приведенных выше методов.

p 1

2

x

 

y

 

p 22

x

 

y

 

 

 

+ 5

 

= 15

 

11

 

− 5

 

= 37

 

 

− 2 y = 3

 

 

x = 25

 

x

 

4 y

p 3

2 x + y + z = 7

p 42

2x − 3 y + 4z = 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+ 2 y + z = 8

 

−3x − 2 y + 5z = −6

 

 

+ y + 2z = 9

 

 

+ 4 y − 6z = −1

 

x

 

7 x

p 5

x + 2x

x − 2x = −6

p 62

При каких значениях пара-

 

 

1

2

3

4

 

метра a система

 

 

x2

+ 3x3

+ x4 = 4

 

 

3x1

 

(a + 1) x + 8 y = 4a

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x1 + x2 − 2 x3

= 2

 

 

 

имеет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ax + (a + 3) y = 3a −1

 

2 x2 x3 + 3x4 = 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бесконечно много решений?

p 7

При

каких

значениях

параметра

a

прямые x + ay = 1 и

 

x − 3ay = 2a + 3 параллельны?

 

 

 

 

Указание: решить упражнение 2 способами (1 сп. – применить

 

условие параллельности прямых, предварительно записав

 

уравнения прямых в виде y = k1 x + b1

и

y = k2 x + b2 ; 2 сп. – за-

 

писать уравнения в виде системы и применить одно из правил

 

Крамера).

 

 

 

 

 

Ответы:

 

 

 

 

 

 

 

 

p 1

{(5;1)}

 

 

p 22

{(7;8)}

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]