Линейные алгебраические уравнения

  • Вид работы:
    Контрольная работа
  • Предмет:
    Математика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    621,98 kb
  • Опубликовано:
    2012-02-16
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Линейные алгебраические уравнения

Задание №1. Решить систему линейных алгебраических уравнений тремы способами: а) по правилу Крамера, б) матричным методом, в) методом Жордана-Гаусса.

линейный алгебраический уравнение задача


det A =

 

1

1

-1

 

= 1*(-3)* (-1) + 1*1*2 + 4*1*(-1) - 2*(-3)*(-1) - 1*1*1 - 4*1*(-1) =  = 3 + 2 - 4 - 6 - 1 + 4 = -2  



4

-3

1





2

1

-1




det A1 =

 

-2

1

-1

 

= (-2) *(-3) *(-1)+1*1*1+1*1*(-1) - 1*(-3) *(-1) - 1*1*(-2)-1*1*(-1)= = -6+1-1-3+2+1= -6



1

-3

1





1

1

-1





det A2 =

 

1

-2

-1

 

= 1*1*(-1)+(-2) *1*2 + 4*1*(-1) -2*1*(-1)- 4*(-2) *(-1) -1*1*1= = -1-4-4+2-8-1= -16



4

1

1





2

1

-1




det  A3 =

 

1

1

-2

 

= 1*(-3)*1+1*1*2+4*1*(-2)-2*(-3)*(-2)- 1*1*1- 4*1*1=  =-3+2-8-12-1-4= -26    



4

-3

1





2

1

1




x1 = det A1 / det A = -6 / -2 = 32 = det A2 / det A = -16 / -2 = 83 = detA3 / detA = -26 / -2 = 13

Ответ: х1=3;   х2=8;   х3=13.

         Б) Решим систему уравнений матричным методом.

x1

+ x2

- x3

=

-2


4 x1

-3 x2

+ x3

=

1


2 x1

- x3

=

1



Запишем систему уравнений в матричной форме


A * X = B


    1       1      -  1           *       4      -  3       1            2       1      -  1       

    x1          =       x2           x3      

   -  2            1            1       


Найдем матицу A-1, обратную к матрице А, методом алгебраических

Дополнений. Будем обозначать элементы матрицы A маленькими буквами аij.

Первый индекс i обозначает номер строки , а второй j - номер столбца,

где находится элемент матрицы аij.

A =

  a11  

  a12  

  a13  




  a21  

  a22  

  a23  





  a31  

  a32  

  a33  




Обратную матрицу A-1, будем искать в следующем виде:

A -1 = 1 / det A *

  A11  

  A21  

  A31  




  A12  

  A22  

  A32  





  A13  

  A23  

  A33  




гдеAij = ( -1 ) i+j * M ij



Найдем определитель матрицы А.


det A =

 

1

1

-1

 

= 1*(-3)*(-1) + 1*1*2+4*1*(-1)- 2*(-3)*(-1),-4*1*(-1)-1*1*1= =3+2-4-6+4-1= -2 ≠ 0



4

-3

1





2

1

-1




Определитель матрицы А отличен от нуля, следовательно обратная матрица A-1 существует. Определитель состоящий из оставшихся элементов матрицы А, называется минором (M…) элемента a... .

M11 =

 

-3

1

 

= ( -3) * ( -1) - 1 * 1 = 3 - 1 = 2



1

-1



A11 = ( -1 ) 1+1 * M 11 = ( -1 ) 1+1 * 2 = 2

M12 =

 

4

1

 

= 4 * ( -1) - 1 * 2 = ( -4) - 2 = -6



2

-1

M13 =

 

4

-3

 

= 4 * 1 - ( -3) * 2 = 4 - ( -6) = 10



2

1



A13 = ( -1 ) 1+3 * M 13 = ( -1 ) 1+3 * 10 = 10

M21 =

 

1

-1

 

= 1 * ( -1) - ( -1) * 1 = ( -1) - ( -1) = 0



1

-1



A21 = ( -1 ) 2+1 * M 21 = ( -1 ) 2+1 * 0 = 0

M22 =

 

1

-1

 

= 1 * ( -1) - ( -1) * 2 = ( -1) - ( -2) = 1



2

-1



A22 = ( -1 ) 2+2 * M 22 = ( -1 ) 2+2 * 1 = 1

M23 =

 

1

1

 

= 1 * 1 - 1 * 2 = 1 - 2 = -1



2

1



A23 = ( -1 ) 2+3 * M 23 = ( -1 ) 2+3 * ( -1) = 1

M31 =

 

1

-1

 

= 1 * 1 - ( -1) * ( -3) = 1 - 3 = -2



-3

1



A31 = ( -1 ) 3+1 * M 31 = ( -1 ) 3+1 * ( -2) = -2

M32 =

 

1

-1

 

= 1 * 1 - ( -1) * 4 = 1 - ( -4) = 5



4

1



A32 = ( -1 ) 3+2 * M 32 = ( -1 ) 3+2 * 5 = -5

M33 =

 

1

1

 

= 1 * ( -3) - 1 * 4 = ( -3) - 4 = -7



4

-3



A33 = ( -1 ) 3+3 * M 33 = ( -1 ) 3+3 * ( -7) = -7

 Осталось, только записать обратную матрицу.



A * X = B X = A-1 * B

 

В) Решим систему уравнений по методу Жордана - Гаусса

+


x2


-

x3

=

-

2



4

x1

-

3

x2

+


x3

=


1



2

x1

+


x2


-

x3

=


1


Прямой ход. Матрица строка, которая располагается между преобразованиями и есть строка, которую мы отнимаем.



Из элементов строки 2 вычитаем соответствующие элементы строки 1, умноженные на    4 .      Из элементов строки 3 вычитаем соответствующие элементы строки 2, умноженные на    7.


  В данном случае ранг основной и расширенной матрицы равен 3 .


Обратный ход  Из элементов строки 1 вычитаем соответствующие элементы строки 3,  умноженные на    1/2 .   Из элементов строки 1 вычитаем соответствующие элементы строки 2      

Задание №2. Методом Жордана-Гаусса найти все системы с базисом, эквивалентные данной системе уравнений. Определить соответствующие базисные решения. Проверить полученные решения подстановкой в каждое уравнение исходной системы.

 Прямой ход


 Операции проводятся только с коэффициентами системы. Расширенная матрица - это просто форма записи нашей системы уравнений, и ничего более. На каждом шаге решения справа располагается система уравнений эквивалентная матрице. 



  2     - 1     - 1      1       1        - 1      2      1      1       4         1      1      2     - 1       2       Поменяем местами строки   1   и   3 .

  2  x1  -  x2  -  x3 +   x4 =   1     -  x1 +  2  x2 +   x3 +   x4 =   4      x1 +   x2 +  2  x3  -  x4 =   2  

  1      1      2     - 1       2        - 1      2      1      1       4         2     - 1     - 1      1       1      

   x1 +   x2 +  2  x3  -  x4 =   2     -  x1 +  2  x2 +   x3 +   x4 =   4     2  x1  -  x2  -  x3 +   x4 =   1  


Из элементов строки 2 вычитаем соответствующие элементы строки 1, умноженные на    -1 .


- 1   

- 1   

- 2   

 1   

- 2   

 

  1      1      2     - 1       2         0      3      3      0       6         2     - 1     - 1      1       1      

   x1 +   x2 +  2  x3  -  x4 =   2        3  x2 +  3  x3    =   6     2  x1  -  x2  -  x3 +   x4 =   1  


Из элементов строки 3 вычитаем соответствующие элементы строки 1, умноженные на    2 .


 2   

 2   

 4   

- 2   

 4   

 

  1      1      2     - 1       2         0      3      3      0       6         0     - 3     - 5      3      - 3      

   x1 +   x2 +  2  x3  -  x4 =   2        3  x2 +  3  x3    =   6       -  3  x2 -  5  x3 +  3  x4 =  -  3  




Из элементов строки 3 вычитаем соответствующие элементы строки 2, умноженные на    -1 .


 0   

- 3   

- 3   

 0   

- 6   

 

  1      1      2     - 1       2         0      3      3      0       6         0      0     - 2      3       3      

   x1 +   x2 +  2  x3  -  x4 =   2        3  x2 +  3  x3    =   6          -  2  x3 +  3  x4 =   3  


Из элементов строки 1 вычитаем соответствующие элементы строки 3, умноженные на    -1 .


 0   

 0   

 2   

- 3   

- 3   

 

  1      1      0      2       5         0      3      3      0       6         0      0     - 2      3       3      

   x1 +   x2    +  2  x4 =   5        3  x2 +  3  x3    =   6          -  2  x3 +  3  x4 =   3  



Из элементов строки 2 вычитаем соответствующие элементы строки 3, умноженные на    -3/2 .


 Из элементов строки 1 вычитаем соответствующие элементы строки 2, умноженные на    1/3 .


Элементы строки 2 разделим на    3 .






 Если x4= 0, то

x1 + ½ *0 = 3/2,   x1=3/2

x2 +3/2*0 = 7/2,  x2= 7/2

x3 -3/2*0 = -3/2,  x3=-3/2

x = (3/2, 7/2, -3/2, 0)

Задание №3. Даны координаты векторов А1, А2, А3, А4 в некотором базисе. Показать, что все эти векторы образуют базис, и найти координаты вектора В в данном базисе методом замещения вектора в базисе.

А1=(1,2,3,4); А2=(2,1,2,3); А3=(3,2,1,2); А4=(4,3,5,1); В=(5,1,1,-5).

Задание №4.Даны четыре вектора А1, А2, А3, А4 в единичном базисе. Замещением вектора в базисе определить ранг, все базисы данной системы векторов и разложение свободных векторов по базису.

А1=2=3=А4=

Контрольная работа

№1. В ящике 20 деталей, из которых 12 стандартные. Из ящика взяли 6 деталей. Найти вероятность того, что из них 4 детали стандартные.

№2.Два стрелка производят по одному выстрелу в мишень. Вероятность попадания в мишень первым стрелком равна 0,9, а вторым 0,8. Найти вероятность того, что мишень поразит: а) только один стрелок, б) хотя бы один из стрелков.

№3. Два автомата производят детали, которые поступают на общий конвейер. Вероятность получения стандартной детали на первом автомате равна 0,95, а на втором 0,8. Производительность второго автомата вдвое больше, чем первого. Наудачу взятая с конвейера деталь оказалась стандартной. Найти вероятность того, что эта деталь изготовлена на первом автомате.

№4. Найти вероятность того, что в п независимых испытаниях событие появится не мениек раз, зная, что в каждом испытании вероятность появления события равна р.

 

п=6; к=3; р=0,5.ъ

 

№5. В задаче предполагается, что поток событий - простейший.

Среднее число самолетов, прибывающих в аэропорт за 1 мин., равно двум. Найти вероятность того, что за 4 мин. Прибудут: а) пять самолетов, б) менее пяти самолетов, в) не менее пяти самолетов.

№6. В задаче требуется найти: а) математическое ожидание, б) дисперсию, в) среднее квадратическое отклонение дискретной случайной величины Х по закону ее распределения, заданному рядом распределения (в первой строке таблицы указаны возможные значения, во второй строке - вероятности возможных значений).

х        12,6   13,4   15,2   17,4   18,6

р       0,2     0,2     0,4     0,1     0,1

№7. Непрерывная случайная величина Х задана функцией распределения


Требуется: а) найти плотность распределения f(x), б) найти математическое ожидание, дисперсию и среднее квадратическое отклонение х,  в) найти вероятность того, что Х примет значение, заключенное в интервале  г) построить график функции

№8.Заданы  математическое ожиданиеm и среднее квадратическое отклонение  нормально распределенной случайной величины Х.

Требуется найти: а) вероятность того, что Х примет значение, принадлежащее интервалу (a,b), б) вероятность того, что абсолютная величина отклонения X-mокажется меньше.


№1. Решить графически задачу линейного программирования f=2x1+3x2

 

x1, x2≥0.

№2.Для изготовления двух видов продукции Р1 и Р2 используется три вида сырья S1, S2 и S3. Запасы сырья Si равны bi кг. Количество единиц сырьяSi, затрачиваемое на изготовление единицы продукции Рj, равно aij кг. Величина прибыли, получаемой от реализации единицы продукции Рj, равна cj (i=1,2,3; j=1,2).

Составить план выпуска продукции, чтобы при ее реализации получить максимальную прибыль, и определить величину максимальной прибыли. Решить задачу симплекс-методом.

a11=19, a21=16, a31=19, a12=26, a22=17, a32=8,

b1=855, b2=640, b3=874,

c1=5, c2=4.

№3.Решить задачу линейного программирования методом искусственного базиса.

f=-x1-2x2+2x3

x1, x2,≥ 0.

№4. В клетках таблицы поставлены значенияcij - стоимости перевозки единицы груза из i-го пункта отправления в j-й пункт назначения; справа -запасы ai груза в i-м пункте отправления; внизу - потребности bj в грузе в j-м пункте назначения. Решить соответствующую транспортную задачу методом потенциалов.


Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!