Похожие работы
|
Тема Роль математики в современном мире. Основные этапы становления математики - страница №2/4
F2F10М(х,у) – произвольные точки гиперболы, (х,у) – текущие координаты произвольной точки. Все точки гиперболы удовлетворяют условию │F1M-F2M│=2a. Пример 2. Дана гипербола х²-4у²=16. 1)Написать каноническое уравнение гиперболы; 2)Найти вещественную и мнимую полуоси; 3) Найти асимптоты гиперболы; 4) Вычислить эксцентриситет Е. Ответ: 1)х²/16 - у²/4 = 1; 2) а= = 4; в= = 2. 3) у = ±(в/а) х или у = ±(2/4)х или у = ±(1/2)х; 4) с= (а² + в²) = = = 2, Е=с/а=(2)/4 = ()/2 ; Е=()/2 >1. Каноническое уравнение параболы имеет два вида:
у х М(х,у) F(p/2;0) d -р/2 РИС.3 Р d х 0 -р/2 директриса М (х,у) – произвольная точка парабола, (х,у) – текущие координаты произвольной точки, х = -р/2 – уравнение директрисы. FM = d, где d – расстояние от точки М до директрисы. В обоих случаях вершина параболы находится на оси симметрии в начале координат 0. Парабола у² = 2рх имеет фокус F (р/2) и директрису х = - р/2 Парабола х = 2ру имеет фокус F (р/2) и директрису у = - р/2 Пример 3. Построить параболы заданные уравнениями:
О y твет: 1 y 2) )
x F(1,0) -1 x F (-1,0) 0 0
х = -1 – уравнение директрисы y² = 4x, p=2, F(1,0) х = -1 – уравнение директрисы 4) у у F(0,1) 1 х х Х2 = - 4у, р = - 2, F (0, -1) У = 1 – уравнение директрисы Х2 = 4у, р = 2, F (0, 1) У = -1 – уравнение директрисы. А (а, в) 0 х Пример 4. 1) Написать уравнение окружности с центром в точке А ( -1, 2), R = 2. 2) Построить ее. 3) Лежит ли точка О (0, 0) на окружности? Ответ: 1) (х + 1)2 + (у – 2)2 = 4, если раскроем скобки, то уравнение примет вид: х2 + у2 + 2х – 4у + 1 = 0 Рис. 72 )
2 0 х -1
Тема 6. Элементы линейной алгебры. Определители, их свойства. Способы вычисления определителей. Решения систем линейных алгебраичных уравнений по формулам Крамера. Определителем второго порядка называется число, обозначаемое символом и определяемое равенством = а11а22-а12а21. Например, Вычислить определитель = 3*6 – (-2)*4 = 18 + 8 = =26 Числа, составляющие определитель называются его элементами. Определитель второго порядка имеет две строки и два столбца. Определитель третьего порядка называется число, обозначаемое символом и определяемое равенством = а11*а22*а33 + а12*а23*а31 + а13*а32*а21 – (а13*а22*а31+а32*а23 *а11+а33*а12*а21). Например, = 2*(-2)*3+3*1*1+4*2*5 – (1*(-2)*4 + 2*1*2 + 3*3*5) = -12+3+40 – (-8+4+45) = 31-41= - 10 Перечислим свойства определителей:
Например, = Алгебраическое дополнение. Минор. Минором Мij элемента аij называется определитель, полученный из данного путем вычеркивания i строки j столбца, т.е. той строки и того столбца, на пересечении которых стоит элемент аij. Минор Мij есть определитель порядка на единицу ниже исходного. Например, в определителе, Минором к элементу 4 является М13= = = 10+2=12. Алгебраическое дополнение Аij есть минор Мij , умноженный на (-1)i+j, т.е. Аij = (-1)i+j Mij В приведенном примере А13= (-1)1+3 М13 = (-1)4 * = 10+2=12. В данном случае Минор и алгебраическое дополнение к элементу 4 совпали. Продолжим изложение свойств определителей.
Например, = а11*А11 +а12*А12+а13*А13; правая часть равенства называется разложением определителя по элементам первой строки.
Например, а11 А21+а12А22+а13А23=0. Перечисленные свойства определителей справедливы для определителей любого порядка. Пример. Вычислить определитель двумя способами. первый способ. = 2*5*(-3)+(-3)*(-4)*4+1*1*1 – (4*5*1+1*(-4)*2 + +(-3)*(-3)*1) = -30+48+1 – (20 – 8+9) = 19 – 21= -2. Второй способ. Разложим определитель по элементам второго столбца. = -3 А12 + 5А22 + 1А32 = -3(-1)1+2 + 5(-1)2+2 +(-1)3+2 = -3*(-1)*(-3+16)+5(-6-4) – (-8 – 1) = 3*13+5*(-10) +9 = 48 – 50 = -2. Системы линейных алгебраических уравнений. Решение систем по формулам Крамера. Система линейных алгебраических уравнений имеет вид: а11х1 + а12х2 + а13х3 = в1 а21х1 + а22х2 + а23х3 = в2 а31х1 + а32х2 + а33х3 = в3 Это система трех уравнений с тремя неизвестными х1, х2, х3. Вещественные числа аij (i = , j = ) называются коэффициентами системы. в1, в2, в3 – свободные члены. Если хотя бы одно из чисел в1, в2, в3, отлично от нуля, система называется неоднородной. Если все свободные члены равны нулю, то система имеет вид: а11х1 + а12х2 + а13х3 = 0 а21х1 + а22х2 + а23х3 = 0 а31х1 + а32х2 + а33х3 = 0 и называется однородной. По формуле Крамера решаются только неоднородные системы. Определитель системы Δ называется определитель, составленный из коэффициентов системы: Δ = Если определитель системы Δ не равен 0, то система имеет единственное решение, которое находится по формулам: Х1 = Δх1/ Δ; х2== Δх2/ Δ; х3== Δх3/ Δ; где Δх1= ; Δх2= ; Δх3= . Если определитель системы = Δ равен нулю, и хотя бы один из определителей ∆х1=∆х2=∆х3 отличен от нуля, то система несовместна. Если определитель системы ∆=0, и ∆х1=∆х2=∆х3=0, то система имеет бесконечное множество решений. (неопределенная система). Пример. Решить систему уравнений: Х + 2у – z = 1 -3х + у = 2z = 0 х + 4у + 3z = 2
Система имеет единственное решение, т.к. определитель ∆ = 30 ≠ 0.
∆х = = 5; ∆у = = 13; ∆z = = 1.
Х = ∆х/∆ = 5/30 = 1/6; у = ∆у/∆ = 13/30; z = ∆z/∆ = 1/30; Ответ: решение системы (1/6; 13/30; 1/30). По формулам Крамера можно решить систему n линейных уравнений с n неизвестными. х - у+z=1 х + у – z=2 5х + у – z=7
∆х = = 0, ∆у = = -2 Т.к. определитель ∆у= -2 ≠ 0, мы делаем заключение: Система несовместна, т.е. она не имеет решения. Тема 7. Алгебра матриц. а11 а12 а13…а1п а21 а22 а23…а2п ……………… = Ам*п= //аij// ам1 ам2 ам3…амп , где m – число строк, n – число столбцов. Числа аij называются элементами матрицы, i- номер строки, j – номер столбца, на пересечении которых стоит элемент. Разновидности матриц.
Например, 1) 1 2 3 = А2*3 – прямоугольная матрица размерности 2*3 (два на три) 0 –1 5 2) 1 2 - квадратная матрица. 3 4
12 матрица столбец. 5 3
Например, 1 0 0 5 1 –3 2 6 0 или 0 4 2 -1 –2 8 0 0 -1
Например, 1 0 0 0 –2 0
1 0 0 Е = 0 1 0 0 0 1 .
Ам*п = Вм*п аij = bij (i = , j = ) этот знак (квантор эквивалентности) заменяет слова «тогда и только тогда», обозначение (i = ) применяется, если хотят сказать, что i пробегает все значения от 1 до m. Нпример, Если А= 1 –2 4 В= -3 2 5 3 1 –6 , 1 –6 4 , то А = = +В = 1 –2 4 -3 2 5 1-3 -2+2 4+5 -2 0 9 3 1 –6 1 –6 4 , 3+1 1-6 6+4 4 –5 –2 3. Умножение матрицы на число. Для того чтобы умножить матрицу на число надо каждый элемент матрицы умножить на это число. α -2 1 5 6 Н -2 1 5 6 -8 4 20 24 апример, вычеслить 4 А, если А = 4 = А = 4 * 4. Умножение матриц. Произведением матрицы Ам*е на матрицу Ве*п называется матрица См*п (Ам*е*Ве*п=См*п), элементы которой получаются по правилу «Строка на столбец»: сij =aijbij + ai2b2j +…+ aiebej (i= ; j= ) , т.е. для вычисления сij следует элементы i – строки левой матрицы Ам*е умножить на соответствующие элементы j –го столбца правой матрицы Ве*п и полученные произведения сложить. 2 4 3 1 3 4 1 3 2 –1 –2 4 амечание 2. Если имеют смысл АВ и ВА, то как правило, АВ≠ВА. Пример. Вычислить АВ, если А = В = Решение: АВ=С
2 4 3 1 3 4 1 3 2 –1 –2 4 С11С12С13С14 С21С22С23С24 С31С32С33С34 14 4 –6 22 11 11 1 13 С= * = =
7 2 –3 11 14 4 –6 22 11 11 1 13 Ответ: А*В=С= Пример. Найти произведения двух матриц АВ и ВА, если А = 1 2 , В = 2 1 3 4 1 3 Сравним эти произведения. 1 * = ) С=АВ= 1 2 2 1 4 7 3 4 1 3 10 15 С11 = 1*2+2*1=4; С12 = 1*1+2*3=7; С21 = 3*2+4*1=10; С22 = 3*1+4*3=15 2 1 3 3 4 10 14 d11=2*1+1*3=5; d12=2*2+1*4=8 d21=1*1+3*3=10; d22=1*2+3*4=14 Мы убедились, что в нашем примере АВ≠ВА. Решение: АВ=(4 0 -2 1)* =4*3+0*1+(-2)*5+1*(-2)=(0) Ответ: АВ=(0) – нуль – матрица. А+В = В+А; А+(В+С) = А+В+С; (α +β)А = αА+βА; α(А+В) = αА + αВ; (А+В)*С=АС+ВС; С(А+В)=СА+СВ; (αА)В=α(АВ); (АВ)*С=А(ВС); (АВ)т=Вт Ат. Понятие матрицы, алгебра матриц имеют чрезвычайно важные значение в приложениях математики к экономике и другим наукам, т.к. позволяют записывать значительную часть математических моделей в достаточно простой, а главное компактной форме. 1 3 4 , Стоимость одной тонны продукции каждого вида задана матрицей В= (10 15). На какую сумму произведет всю продукцию каждое предприятие за рабочую смену? Решение: В*А= (10 15)* 2 1 3 =(35 55 90) 1 3 4 Второе – на 55 тыс. руб. Третье – на 90 тыс. руб. Тема 8. Понятие множества. Понятие множества принадлежит к числу первичных, не определяемых через более простые. Под множеством понимается совокупность (собрание, набор) некоторых объектов. Объекты, которые образуют множества называются элементами, или точками, этого множества. Примерами множеств являются: множество студентов данного ВУЗа, множество предприятий некоторой отрасли, множество натуральных чисел и т.п. Множество обозначаются прописными буквами, а их элементы строчными. Если а есть элемент множества А, то используется запись а Є А. Если в не является элементом множества А, то пишут в Є А. Множество, не содержащее ни одного элемента, называется пустым и обозначается Ø. Например, множество действительных корней уравнения х2+1=0 есть пустое множество. Если множество В состоит из части элементов множества А или совпадает с ним, то множество В называется подмножеством множества А и обозначается В С А. Если, например, А – множество всех студентов ВУЗа, а В – множество студентов-первокурсников этого ВУЗа, то В есть подмножество множества А, т.е. В С А. Два множества называются равными, если они состоят из одних и тех же элементов. Объединение двух множеств А и В называется множество С, состоящее из всех элементов, принадлежащих хотя бы одному из данных множеств, т.е. С=АUВ. Например, если А= {а, в, d, е}; В= {а, е, f, с, к}, то С = АUВ = {а, в, d, е, f, с, к} Пересечением двух множеств А и В называется множество Д, состоящее из всех элементов, принадлежащих каждому из данных множеств А и В, т.е. Д = А∩В. Например, 1) если А= {1, 2, 3}, В= {2, 3, 4}, то Д = А∩В = {2, 3}. 2) если А = {1, 2, 3}; В= {4, 5, 6, 7}, то А∩В = Ø. Разностью множеств А и В называется множество Е, состоящее из всех элементов множества А, которые не принадлежат множеству В, т.е. Е = А \ В. Например, если А = {a, b, c, d}, B = {b, c}, то А\В = {а, d}. Решение: АUВ = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 8} А∩В = {6, 8} А \ В = {1, 3} Множества называется конечным, если оно состоит из конечного числа элементов, в противном случае оно называется бесконечным. Множества элементами, которых являются действительные числа, называются числовыми. Из школьного курса алгебры известны множества: R – множество действительных чисел, Q – множество рациональных чисел, Z – множество целых чисел, N – множество натуральных чисел. Очевидно, что N С Z C Q C R Геометрически множество действительных чисел R изображается точками числовой прямой (числовые оси). (Рис.1), т.е. прямой на которой выбрано начало отчета, положительные направления и единица масштаба. 0 1 х Рис.1 Между множеством вещественных чисел и точками числовой прямой существует взаимно однозначное соответствие, т.е. каждому действительному числу соответствует определенная точка числовой прямой, и наоборот, каждой точке прямой – определенное вещественное число. Множество Х, элементы которого удовлетворяют неравенству а ≤ x ≤ в, называется отрезком (или сегментом), обозначается [a, в], если элементы Х удовлетворяют неравенству а
|
|