РефератыИностранный языкРоРозклад вектора за базисом

Розклад вектора за базисом

.


Означення
. Лінійно залежними називають вектори , якщо існує хоч би одне дійсне число (і = 1,2,…,
n
), що не дорівнює нулю і виконується рівність


(1)


Означення
. Лінійно незалежними називають вектори , якщо рівність (7) виконується тільки тоді, коли усі .


В системі векторів число лінійно незалежних векторів дорівнює рангу матриці, яка складена з координат цих векторів.


Дійсно, якщо систему векторів із простору Еm
розглядати як матриці-стовпці з m заданими елементами, тоді рівняння (1) можна записати у вигляді однорідної системи m лінійних алгебраїчних рівнянь з n невідомими .
Кількість базисних невідомих системи дорівнює рангу r основної матриці системи, тобто матриці, складеної із координат векторів .


Таким чином, серед чисел
існує r не рівних нулю. Згідно з означенням звідси випливає, що вектори лінійно залежні.


Для лінійно залежних векторів має місце рівність (1), з якої завжди можна один вектор виразити через лінійну комбінацію інших.


Якщо вектори
із простору Еn
(кожен з них має n координат) лінійно незалежні, тоді , тобто система n однорідних лінійних алгебраїчних рівнянь з n невідомими має тривіальний розв’язок. Але це можливо тоді, коли визначник матриці, складеної із координат векторів , не дорівнює нулю.


Приклад 1
. Визначити лінійну залежність або незалежність системи векторів
= (-1,-2,-3);
= (7,8,9);
= (-4,-5,6) та системи векторів = (3,-2,4,1); = (-1,2,-1,2); = (1,2,2,5).


Розв’язування
. Спочатку розглянемо систему векторів ,
та
. Знайдемо ранг матриці, складеної з координат цих векторів:



Визначник цієї матриці |А| = - 48 + 72 + 105 – 96 +84 – 45 = 72 не дорівнює нулю, тому r(A)=3 і вектори , ,
лінійно незалежні.


Тепер розглянемо систему векторів , , . Матриця В складена з координат цих векторів має вигляд:



Ця матриця розміру 3 х 4 має ранг r(B)=2.


Тому вектори , , лінійно залежні.


Означення
. Базисом
n
вимірного простору Е
n
називають будь-яку сукупність
n
лінійно незалежних векторів
n
вимірного простору
.


Довільний вектор n вимірного простору можна представити у вигляді лінійної комбінацій векторів базиса
так:


(2)


Числа називають координатами вектора у базисі векторів .


Приклад
. Довести, що вектори
= (5,4,3);
= (-3,-1,2); та
= (-3,1,3) утворюють базис в Е3
, та розкласти вектор = (12,9,10) за цим базисом.


Розв’язування
. Кожен із заданих векторів , ,
має три координати, тому належить тривимірному простору Е3
. Матриця складена з координат цих векторів



має визначник |А|= -15-24-9-9+36-10= -310, тому вектори , ,
лінійно незалежні. Згідно з означенням базиса, ці вектори утворюють базис в Е3
.


Вектор також має три координати, тобто належить Е3
. Тому його можна представити у вигляді (2) або



Вектори рівні, коли їх відповідні координати рівні. Тому з останньої рівності одержимо


lign:center;">


Матричним методом можна знайти розв’язок цієї системи



Отже, маємо розклад за базисом


= 3


Координатами вектора у базисі , ,
будуть (3,2,-1).


Зауваження
. Два лінійно залежних вектори задовольняють рівність , тому вони колінеарні. У колінеарних векторів координати пропорційні, тобто



Вправи з векторної алгебри


1. Взяти довільний вектор і побудувати вектори



2. Використовуючи два довільні вектора та , побудувати


+ , - , -, 2 - 3


3. Паралелограм АВСD побудований на векторах та . Виразити через та вектори , , та , де М – точка перетину діагоналей.


4. При якому розташуванні вектора відносно осі його проекція:


а) додатня; b) від’ємна; с) дорівнює нулю?


5. Знайти координати векторів


2+5 та 2 - , якщо = (2,-4,2), =(-3,2,-1)


6. Побудувати ромб АВСD і записати вектори, що утворені сторонами ромба та:


а) мають рівні модулі; b) колінеарні; с) рівні між собою


7. Задані точки М1
(1,2,3) та М2
(3,-4,6). Треба:


а) знайти координати векторів = = ;


b) знайти довжину відрізка М1
М2
та косінуси кутів що утворює вектор з осями координат;


с) знайти орт вектора


8. Задана точка А(-2,3,-6). Обчислити:


а) координати радіус-вектора точки А;


b) модуль та косінуси кутів між та осями координат;


9. Чому дорівнює скалярний добуток×, якщо:


а) та колінеарні і однаково напрямлені;


b) та протилежні;


с) ^ ; d) =


10. Вектори та утворюють кут Обчислити:


а) ; b) (3 - 2)(+2); c) |+|; d) |2-3|


11. Задані вектори =(1,-2,4), =(3,0,-1). Знайти модуль вектора =2-3 та його напрямні косінуси.


12. Задані точки А(-1,3,-7), В(2,-1,5), С(0,1,-5)


Знайти


13. Перевірити колінеарність векторів =(2,-1,3) та (-6,3,-9)


14. Чи утворюють базис у тривимірному просторі вектори


= (1,2,2); = (1,2,3); = (1,2,-2)


15. Знайти:


а) усі можливі базиси системи векторів


= (1,1,1); = (1,2,2); =(1,1,3); = (1,1,-2)


b) координати у базисі , ,



Завдання для індивідуальної роботи.


Задані чотири вектори , , , . Довести, що вектори , , утворюють базис та знайти координати вектора , в цьому базисі та ||.


16. а = (2,1,0); b = (4,3,-3); с = (-6,5,7); d = (34,5,-26)


17. а = (1,0,5); b = (3,2,7); с = (5,0,9); d = (-4,2,-12)


18. а = (4,5,2); b = (3,0,1); с = (-1,4,2); d = (5,7,8)


19. а = (3,-5-2); b = (4,5,1); с = (-3,0,-4); d = (-4,5,-16)


20. а = (-2,3,5); b = (1,-3,4,); с = (7-8,-1); d = (1,20,1)


21. а = (1,3,5); b = (0,2,0); с = (5,7,9); d = (0,4,16)


22. а = (2,4,-6); b = (1,3,5); с = (0,-3,7); d = (3,2,52)


23. а = (4,3,-1); b = (5,0,4); с = (2,1,2); d = (0,12,-6)


24. а = (3,4,-3); b = (-5,5,0); с = (2,1,-4); d = (8,-16,17)


25. а = (-2,1,7); b = (3,-3,8); с = (5,4,-1); d = (18,25,1)

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Розклад вектора за базисом

Слов:982
Символов:7266
Размер:14.19 Кб.