background image

Egzamin z Algebry, 13 IX 2012

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Obliczyć wartość (z)

2

jeżeli = 1 − i

Rozwiązanie:
= 1 + i
(

z)

2

= (1 + i)

2

= 1 + 2i

2

= 2i

2i

2

Wyznaczyć rząd macierzy

=


1 1 2 4 0 0
2 0 4 8 2 0
1 0 2 4 0 3


Rozwiązanie:
Wybieramy kolumny: 2,5,6:







1 0 0
0 2 0
0 0 3







= 6 6= 0 więc rząd macierzy jest równy 3.

3

3

Obliczyć iloczyn mieszany wektorów (

a ,

b , −

) jeżeli 

= [001] ,

= [101] , 

= [110] .

Rozwiązanie:

(

a ,

b , −

) =







0 0 1
1 0 1
1 1 0







= 1

1

4

Wyznaczyć równanie prostych będących osiami symetrii elipsy:

(x − 1)

2

9

+

(+ 2)

2

4

= 1

Rozwiązanie:
S(1, −2)

środek elipsy

= 1 ,
2

5

Napisać równanie powierzchni walcowej obrotowej, której osią obrotu jest
oś Oy , a jej średnica wynosi 2.
Rozwiązanie:
Promień powierzchni: = 1

x

2

z

2

= 1

1

background image

2. Rozwiązać równanie: z

4

+ 2z

3

+ 2z

2

− 2z − 3 = 0 , z ∈ C

Rozwiązanie:

(z) = z

4

+ 2z

3

+ 2z

2

− 2z − 3 = 0

Jeżeli wielomian ma pierwiastek rzeczywisty, wymierny =

p

q

to p|3 oraz q|1 czyli

±1, ±3

Sprawdzamy (1) = 0 , czyli z

1

= 1 oraz (z) dzieli się przez z − 1

z

4

+ 2z

3

+ 2z

2

− 2z − 3 = (z − 1)(z

3

+ 3z

2

+ 5+ 3)

Szukamy rzeczywistych, wymiernych pierwiastków wielomianu (z) = z

3

+3z

2

+5+3.

Sprawdzamy: ±1, ±3

(1) = 0 czyli z

2

1 oraz

z

3

+ 3z

2

+ 5+ 3 = (+ 1)(z

2

+ 2+ 3)

Rozwiązujemy równanie:

z

2

+ 2+ 3 = 0

∆ = 4 − 12 = 8

∆ = ±2

2i

=

± 2

2i

2

±

2i

Czyli

z

3

2z

4

1 +

2i

Odpowiedź:

z

1

= 1 , z

2

= 1 , z

3

2z

4

1 +

2i

2

background image

3. Podać liczbę rozwiązań układu równań w zależności od parametru p

3py

+ 3p

+

+

= 1

px py −

= 2

Rozwiązanie:

Obliczamy

|A| =







p

3

1 1

1

p p −1







3 + p

2

+ 3p − 3p − 3p

2

− 2p − 3

|A| = 0 ⇐⇒ p

2

− 2p − 3 = 0

∆ = 16 =⇒ p =

± 4

2

p

1

1 , p

2

= 3

Wniosek: dla p /

∈ {−13rzędy macierzy oraz A|B są równe 3, więc układ ma jedno

rozwiązanie.

Dla 1 :

rząd = rząd


1

3

1

1

1

1


{k

1

k

3

= rząd


1
1

1

1


= 2

(kolumny nie

są proporcjonalne)

rząd A|B = rząd


1

1

1

1

1

1

1

2


{k

1

k

3

= rząd


1
1

1

1

1

2


=

{w

0

3

w

3

w

2

= rząd


1
1

1

1

0

0

3


{rozw. Laplace’a względem w

3

= 1 +

rząd

"

1
1

1

#

= 1 + 2 = 3

(wiersze nie są proporcjonalne)

Wniosek: dla 1 układ nie ma rozwiązań.

Dla = 3 :

rząd = rząd


3 3

3

1 1

1

3 3 1


{k

1

k

2

= rząd


3

3

1

1

1


= 2

(kolumny nie są

proporcjonalne)

rząd A|B = rząd


3 3

3 3

1 1

1 1

3 3 1 2


{k

1

k

2

= rząd


3

3 3

1

1 1

1 2


{w

1

=

3w

2

= rząd

"

1

1 1

1 3

#

= 2

(wiersze nie są proporcjonalne)

Wniosek: dla = 3 układ ma nieskończenie wiele rozwiązań zależnych od 1 parametru.

Odpowiedź:

Dla 1 układ nie ma rozwiązań,

dla = 3 układ ma nieskończenie wiele rozwiązań zależnych od jednego parametru,

a dla pozostałych układ ma jedno rozwiązanie.

3

background image

4. Dla jakiej wartości parametru prosta

:

= 1 + mt
1 + t
= 2t

, t ∈ R

przebija płaszczyznę π = 0 pod kątem

π

4

?

Rozwiązanie:

Wektor kierunkowy prostej l:

= [m , 2]

Wektor normalny płaszczyzny π:

= [1 1]

Kąt między wektorami 

:

cos α =

v · −

n

|−

v | · |−

n |

cos α =

+ 2

m

2

+ 5 ·

2

Prosta przepija płaszczyznę pod kątem β =

π

4

gdy

α =

π

2

− β lub α π − (

π

2

− β) , czyli gdy:

cos α| = sin β =

2

2

|m + 2|

m

2

+ 5 ·

2

=

2

2

m

2

+ 5 = |m + 2|

m

2

+ 5 = m

2

+ 4+ 4 =⇒ 4= 1

=

1

4

Odpowiedź:

=

1

4

4

background image

5. Płaszczyzna π przechodzi przez punkt (12, −1) i jest równoległa do wektorów 

=

[1 , −1] oraz 

= [2] . Wyznaczyć punkt wspólny płaszczyzny π oraz osi

Ox .

Rozwiązanie:

Wektor normalny płaszczyzny 

jest prostopadły do wektorów 

oraz 

więc:

k−

u × −

v

Możemy przyjąć = 1 , ponieważ długość wektora 

jest nieistotna.

u × −

=







~i ~j

~k

1 1 1

1 0

2







= 2~i ~j ~k − 2~j = [2 , −1]

Stąd równanie płaszczyzny pi:

2x − y = 0

− − 1 + = 0 =⇒ D = 1

P ∈ π

π : 2x − y + 1 = 0

Równanie osi Ox = 0 , = 0

Stąd: 2+ 0 + 0 + 1 = 0 =⇒ x 

1
2

Odpowiedź:

Szukany punkt wspólny : (

1
2

0)

5

background image

6. Wyznaczyć równanie płaszczyzny stycznej do sfery x

2

y

2

z

2

− 2x − 2y − 2z − 24 = 0

, której odległość od środka układu współrzędnych jest największa.

Rozwiązanie:

x

2

y

2

z

2

− 2x − 2y − 2z − 24 = 0 =

(x − 1)

2

− 1 + (y − 1)

2

− 1 + (z − 1)

2

− − 24 = 0 =

(x − 1)

2

+ (y − 1)

2

+ (z − 1)

2

= 27

Środek sfery jest w punkcie S(111) , a jej promień =

27 = 3

3 .

O(000) - środek układu współrzędnych.

Wektor normalny szukanej płaszczyzny:

=

−→

OS = [111]

Punkt styczności znajdujemy z zalezności:

wektory

−→

SA i

−→

OS są równoległe, mają ten sam zwrot, a długość wektora

−→

SA jest równa

. Stąd:

−→

SA R

−→

OS

|

−→

OS|

−→

SA = 3

3

[111]

3

= [333]

Stąd A(444)

π = 0

4 + 4 + 4 + = 0 =⇒ D 12

A ∈ π

π z − 12 = 0

Odpowiedź:

Szukana płaszczyzna:

π z − 12 = 0

6

background image

Egzamin z Algebry, 10 II 2012 godz. 9.00

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Przedstawić w postaci kanonicznej (algebraicznej) iloczyn liczb zespolonych
z

1

= cos

3π

4

sin

3π

4

i

z

2

= 1 + i

Rozwiązanie:
z

1

2

2

i

2

2

z

1

· z

2

= (

2

2

i

2

2

· (1 + i) = 

2

2

− i

2

2

i

2

2

2

2

2

2

2

Dla jakiej wartości parametru p ∈ R rząd macierzy jest równy 3 ?

=


1
1 2

0

p

0


Rozwiązanie:

det=







1
1 2

0

p

0







= 0 + 0 − p − (2 + 0 + 0) = −p − 2

−p − 6= 0 =⇒ p 62

p 62

3

Wyznaczyć kąt między wektorem 

= [3 , −

3] i osią Oy układu współ-

rzędnych.
Rozwiązanie:

= [010]

cos α =

w ◦

j

|−

w | · |

j |

=

0 + 2 + 0

9 + 4 + 3 · 1

=

1

2

α =

π

3

π

3

4

Napisać równanie okręgu o promieniu = 1 , którego środek leży w ognisku

hiperboli

(x − 5)

2

16

y

2

9

= 1 , położonym bliżej początku układu współrzęd-

nych.
Rozwiązanie:
= 4 , = 3 , środek S(50)
(5 ±

a

2

b

2

0) =⇒ F (5 ± 50)

ogniska hiperboli

F

1

(00) , F

2

(100)

F

1

(00) jest położone bliżej początku układu =⇒ jest środkiem okręgu.

x

2

y

2

= 1

5

Napisać w postaci kanonicznej równanie powierzchni walcowej o kierownicy

danej równaniem

y

2

5

+

z

2

10

= 1 i tworzącej równoległej do osi Ox .

Rozwiązanie:
Szukana powierzchnia walcowa:
{(x, y, z∈ R

3

:

y

2

5

+

z

2

10

= 1}

y

2

5

+

z

2

10

= 1

1

background image

2. Rozłożyć na czynniki liniowe wielomian

(z) = z

3

− iz

2

− 2iz − 2

wiedząc, że jednym z jego pierwiastków jest z

1

.

Rozwiązanie:

Dzielimy wielomian (z) przez wielomian z − i

(z) = (z − i)(z

2

− 2i)

Rozwiązujemy równanie:

z

2

− 2= 0 =⇒ z

2

= 2=⇒ z =

2i

2= 2(cos

π

2

sin

π

2

)

postać trygonometryczna

z

k

=

2



cos

π

2

+ 2

2

sin

π

2

+ 2

2



= 01

z

0

=

2(cos

π

4

sin

π

4

) =

2(

2

2

i

2

2

) = 1 + i

z

1

=

2(cos

5π

4

sin

5π

4

) =

2(

2

2

− i

2

2

) = − i

Stąd:

(z) = (z − i)(z − − i)(+ 1 + i)

Odpowiedź:

(z) = (z − i)(z − − i)(+ 1 + i)

2

background image

3. Wyznaczyć niewiadomą z układu równań

x

+ 2+ 2+ 3= 3

3y

+

t

= 1

5x − 2y

+

t

= 1

4x − 5y

+ 2= 1

Rozwiązanie:

Obliczamy:

|A| =









1

2

2 3

0

3

0 1

2 0 1
5 0 2









= 2·(1)

1+3







0

3

1

2 1
5 2







= 2



0+1225(8+0+30)



70

(zastosowaliśmy rozwinięcie Laplace’a względem trzeciej kolumny)

Ponieważ |A| 6= 0 więc układ ma jedno rozwiązanie. Stosujemy wzory Cramera:

=

|A

y

|

|A|

|A

y

=









1 3 2 3
0 1 0 1
5 1 0 1
4 1 0 2









= 2 · (1)

1+3







0 1 1
5 1 1
4 1 2







= 2



0 + 4 + 5 − (4 + 0 + 10)



10

(zastosowaliśmy rozwinięcie Laplace’a względem trzeciej kolumny)

=

10
70

=

1

7

Odpowiedź:

=

1

7

3

background image

4. Dane są trzy punkty A(11, −4) , B(100) , C(00, −1) . Jeżeli punkty są współ-

liniowe wyznaczyć równanie prostej przechodzącej przez te punkty. W przeciwnym
wypadku napisać równanie zawierającej je płaszczyzny.

Rozwiązanie:
−→

AB = [2, −14] ,

−→

AC = [1, −13]

Widać, że wektory nie są równoległe, a więc punkty nie są współliniowe.

Wektorem normalnym płaszczyzny zawierającej punkty ,jest

=

−→

AB ×

−→

AC

Obliczamy

−→

AB ×

−→

AC =







i

j k

1 4
1 3







= [121]

π + 2= 0

A ∈ π =⇒ 1 + 2 − 4 + = 0 =⇒ D = 1

π + 2+ 1 = 0

Odpowiedź:

Punkty ,nie są współliniowe. Równanie płaszczyzny zawierającej te punkty:

π + 2+ 1 = 0

4

background image

5. Wyznaczyć rzut prostokątny punktu A(012) na płaszczyznę π :

x

2

+

y
3

+

z
4

= 1

Rozwiązanie:

Przekształcamy równanie płaszczyzny:

π : 6+ 4+ 3z − 12 = 0

= [643]

wektor normalny π

Prosta prostopadła do płaszczyzny pi przechodząca przez punkt A:

:

= 6t
= 4+ 1
= 3+ 2

Rzut jest punktem przecięcia prostej i płaszczyzny π:

36+ 4(4+ 1) + 3(3+ 2) − 12 = 0

61t − 2 = 0

=

2

61

=⇒ x =

12

61

=

69

61

=

128

61

Odpowiedź:

Rzut punktu A:

A

0

= (

12
61

,

69
61

,

128

61

)

5

background image

6. Wyznaczyć równanie prostej przechodzącej przez środek sfery

(+ 1)

2

+ (y − 5)

2

+ (+ 2)

2

= 36 , równoległej do prostej

:

(

2+ 2z − 3 = 0
4+ 2+ 2 = 0

Rozwiązanie:

Środek sfery jest w punkcie O(15, −2) .

Prosta l

1

równoległa do ma równanie:

l

1

:

(

2+ 2D

1

= 0

4+ 2D

2

= 0

O ∈ l

1

=

(

2 + 10 − 2 + D

1

= 0

4 + 10 − 2 + D

2

= 0

=

(

D

1

6

D

2

4

Odpowiedź:

Szukana prosta:

l

1

:

(

2+ 2z − 6 = 0
4+ 2z − 4 = 0

6

background image

Egzamin z Algebry, 10 II 2012 godz. 12.00

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Obliczyć (1 + i)

4

Rozwiązanie:
1 + =

2(cos

π

4

sin

π

4

)

(1 + i)

4

= 4(cos π sin π) = 4

4

2

Rozwiązać równanie







x

2

4 9

2 3

1 1 1







= 0

Rozwiązanie:







x

2

4 9

2 3

1 1 1







= 2x

2

+ 12 + 9x − (18 + 3x

2

+ 4x) = −x

2

+ 5x − 6 = 0

∆ = 1 =⇒ x =

± 1

2

x

1

= 3

x

2

= 2

3

Napisać równanie płaszczyzny przechodzącej przez punkt (7 , −1) ,
która odcina na osiach współrzędnych równe odcinki dodatnie.
Rozwiązanie:
π = 0

płaszczyzna odcinająca równe odcinki

P ∈ π =⇒ − 5 + 1 + = 0 =⇒ D 3

x+y+z−3 = 0

4

Wyznaczyć równanie okręgu przechodzącego przez punkty (30) i Q(90)
, którego środek leży na prostej = 4 .
Rozwiązanie:
= 6

symetralna odcinka P Q

S(64)

środek okręgu

P S =

q

3

2

+ (4)

2

= 5

promień okręgu

(x − 6)

2

+ (y − 4)

2

= 25

równanie okręgu

(x − 6)

2

+ (y −

4)

2

= 25

5

Dla jakich wartości parametru wektor 

u × −

, gdzie 

= [111] ,

= [01, p] jest równoległy do osi Oz ?

Rozwiązanie:

=







i

j k

1 1

0

0 1

p







= [p, −p, 1]

[p, −p, 1] [001] ⇐⇒ p = 0

= 0

1

background image

2. Rozwiązać równanie: z

3

z

2

+ 1 = 0 , z ∈ C

Rozwiązanie:

z

2

(+ 1) + + 1 = 0

(+ 1)(z

2

+ 1) = 0 =⇒ z + 1 = 0

lub

z

2

+ 1 = 0

+ 1 = 0 =⇒ z 1

z

2

+ 1 = 0 =⇒ z

2

1 =⇒ z ±i

Odpowiedź:

z

1

1 , z

2

z

3

i

2

background image

3. Obliczyć wyznacznik









1

1

1

1

i

1

1

1

1

1

1

2

4

8









Rozwiązanie:









1

1

1

1

i

1

1

1

1

1

1

2

4

8









{k

0

1

k

1

k

4

=









1

1

1

0

i

1

2

1

1

1

9

2

4

8









{w

0

4

w

4

9
2

w

3

=









1

1

1

0

i

1

2

1

1

1

5
2

1
2

7
2









{Rozw. Laplace’a względem k

1

= 2·(1)

3+1







1

1

1

i

1

5
2

1
2

7
2







=

{w

0

3

= 2w

3

=







1

1

1

i

1

1

7







= 7 + 5 + i − (− 1 + 7i) = 18 − 6i

Odpowiedź:

Wyznacznik jest równy: 18 − 6i

3

background image

4. Dla jakiej wartości prosta

:

(

y − z + 2 = 0
2x − y = 0

przecina oś Ox ?

Rozwiązanie:

Punkt leżący na osi Ox ma współrzędne: (x, 00) .

Ponieważ P ∈ l więc:

y − z + 2 = 0 =⇒ x + 2 = 0 =⇒ x 2

2x − y = 0 =⇒ −4 + = 0 =⇒ D = 4

Odpowiedź:

Prosta przecina oś Ox dla = 4

4

background image

5. Wyznaczyć równanie prostej przechodzącej przez punkt A(10, −1), równoległej do

płaszczyzny π : 3x − 2y − 3+ 3 = 0 i przecinającej prostą

:

x − 2

1

=

y − 1

2

=

+ 2

2

.

Rozwiązanie:

Niech B(x, y, z) będzie punktem przecięcia prostej i szukanej l

1

B ∈ l =

+ 2
2+ 1
= 2t − 2

l

1

k π =

−→

AB ⊥ −

=

−→

AB ◦ −

= 0

−→

AB = [+ 1 , −2+ 1 2t − 1]

= [3 , −, −3]

3(+ 1) − 2(2+ 1) − 3(2t − 1) = 0 =⇒ t + 4 =⇒ t 4

stąd:
−→

AB = [, −9] [13, −3]

Wektor

−→

AB jest wektorem kierunkowym prostej.

l

1

:

−t + 1
= 3t
3t − 1

Odpowiedź:

Równanie szukanej prostej:

l

1

:

−t + 1
= 3t
3t − 1

5

background image

6. Wyznaczyć równania płaszczyzn stycznych do sfery x

2

+y

2

+z

2

10x+2y+26z −30 = 0

i równoległych do prostych

+ 5

2

=

y − 1

3

=

+ 13

2

oraz

+ 7

3

=

+ 1

2

=

z − 8

0

Rozwiązanie:

π k l =⇒ −

n ⊥ −

v

Wektor normalny płaszczyzny jest więc prostopadły do obu wektorów kierunkowych
prostych, czyli:

v

1

× −

v

2

v

1

= [2 , −2] , v

2

= [3 , −0]

v

1

× −

v

2

=







i

j k

3

2

2

0







= [465]

Równanie płaszczyzny π ma postać:

π : 4+ 6+ 5= 0

Płaszczyzna π jest styczna do sfery gdy odległość środka sfery od π jest równa
promieniowi sfery.

x

2

+y

2

+z

2

10x+2y+26z−30 = 0 =⇒ (x−5)

2

25+(y+1)

2

1+(z+13)

2

16930 =

0 =⇒ (x − 5)

2

+ (+ 1)

2

+ (+ 13)

2

= 225

Środek sfery jest w punkcie O(5, −1, −13) , a jej promień =

225 = 15

=

|20 − − 65 + D|

4

2

+ 6

2

+ 5

2

=

|D − 51|

77

|D − 51|

77

= 15 =⇒ |D − 51= 15

77 =⇒ D − 51 = ±15

77

D

1

= 51 + 15

77

D

2

= 51 − 15

77

Odpowiedź:

Szukane płaszczyzny:

π

1

: 4+ 6+ 5+ 51 + 15

77 = 0

π

2

: 4+ 6+ 5+ 51 − 15

77 = 0

6

background image

Egzamin z Algebry, 3 II 2012 godz. 9.00

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Wyznaczyć moduł i argument główny liczby zespolonej , jeżeli = 1 + .
Rozwiązanie:
= 1 − i
|z| 
=

q

1

2

+ (1)

2

=

2

cos ϕ =

1

2

sin ϕ 

1

2

=⇒ ϕ 

π

4

+ 2kπ , k ∈ Z

Arg z ∈< 02π) =⇒ Arg =

7π

4

|z| =

2

Arg =

7π

4

2

Dla jakiej wartości parametru p ∈ R macierz

=


1 1 1
1 2

0

p

0


jest nieosobliwa?
Rozwiązanie:

det=







1 1 1
1 2

0

p

0







= 0 + 0 − p − (2 + 0 + 0) = −p − 2

−p − 6= 0 =⇒ p 62

p 62

3

Napisać w postaci kierunkowej równanie prostej

:

(

2y − 1 = 0
= 0

Rozwiązanie:
t

2y − 1 = 0 =⇒ 2y − 1 = 0 =⇒ y 2+ 1 =⇒ t =

y − 1

2

= 0 =⇒ t − 2+ 1 − 1 = 0 =⇒ z t

x

1

=

y−1

2

=

z
1

4

Wyznaczyć półosie elipsy: 4x

2

+ 9y

2

− 8x − 36+ 4 = 0 .

Rozwiązanie:
4(x − 1)

2

− 4 + 9(y − 2)

2

− 36 + 4 = 0 =⇒ 4(x − 1)

2

+ 9(y − 2)

2

= 36 =

(x − 1)

2

9

+

(y − 2)

2

4

= 1

=

9 = 3 , =

4 = 2

półosie elipsy

= 3 , = 2

5

Napisać równanie sfery o środku w punkcie S(432) stycznej do płaszczyzny
xOy
Rozwiązanie:
= 2

odległość odpłaszczyzny xOy

(x − 4)

2

+ (y − 3)

2

+ (z − 2)

2

= 4

równanie sfery

(x − 4)

2

+ (y −

3)

2

+(z−2)

2

= 4

1

background image

2. Wzynaczyć wszystkie liczby zespolone , dla których macierz

=


z

2

1

z

1 1

0

0 1


ma macierz odwrotną. Wyznaczyć A

1

dla 1 .

Rozwiązanie:

Macierz ma macierz odwrotną, gdy |A| 6= 0

|A| =







z

2

1

z

1 1

0

0 1







= 1 + 0 + 0 − − − z

3

−z

3

+ 1

Roazwiązujemy równanie:

z

3

− 1 = 0 =⇒ z

3

= 1 =⇒ z =

3

1

1 = 1(cos 0 + sin 0)

postać trygonometryczna

z

k

= cos

0 + 2

3

sin

0 + 2

3

= 012

z

0

= cos 0 + sin 0 = 1

z

1

= cos

2π

3

sin

2π

3

− cos

π

3

sin

π

3

1

2

i

3

2

z

2

= cos

4π

3

sin

4π

3

− cos

π

3

− i sin

π

3

1

2

− i

3

2

Odpowiedź: a)

Macierz ma macierz odwrotną gdy z ∈ \

n

,

1
2

i

3

2

,

1
2

− i

3

2

o

Punkt b):

Dla 1 mamy:

=


1 1 1

1 1 1

0 0 1


oraz |A| = 2

Macierz dopełnień algebraicznych:

A

d

=


1

1 0

1

1 0

2 2




A

d



T

=


1

0

1

2

0

0

2


Odpowiedź: b)

A

1

=

1

|A|



A

d



T

=


1
2

1
2

0

1
2

1
2

1

0

0

1


2

background image

3. Dla jakich wartości parametru p ∈ R układ równań

(2 − p)+

y

+

2z

= 0

2x

+ (1 − p)+

2z

= 0

2x

+

y

+ (2 − p)= 0

ma rozwiązania niezerowe?

Rozwiązanie:

Układ jednorodny ma zawsze rozwiązanie zerowe. Układ będzie miał rozwiązania nie-
zerowe, gdy rządy macierzy będzie mniejszy od 3, czyli gdy wyznacznik |A| = 0

Obliczamy:

|A| =







− p

1

2

2

− p

2

2

1

− p







{k

0

1

k

1

−k

3

=







−p

1

2

0

− p

2

p

1

− p







p







1

1

2

0

− p

2

1

1

− p







=

p



(1 − p)(2 − p) + 0 + 2 



2(1 − p− 2 + 0





p(2 + 3p − p

2

+ 2 − 2 + 2+ 2) =

p(−p

2

+ 5p) = p

2

(5 − p)

p

2

(5 − p) = 0

p

1

= 0

p

2

= 5

Odpowiedź:

Układ ma niezerowe rozwiązania dla:

= 0 lub = 5

3

background image

4. Wyznaczyć kosinusy kątów jakie tworzy prosta

:

(

x − 2= 0
2y − z = 0

z osiami układu współrzędnych.

Rozwiązanie:

n

1

= [1, −21] , 

n

2

= [21, −1]

wektory normalne płaszczyzn

wektor normalny kierunkowy prostej jest równy:

n

1

× −

n

2

=







i

j

k

2

1

2

1







= [135]

cos α =

v

x

|−

v |

=

1

1

2

+ 3

2

+ 5

2

=

1

35

cos β =

v

y

|−

v |

=

3

35

cos γ =

v

z

|−

v |

=

5

35

Odpowiedź:

cos α =

1

35

,

cos β =

3

35

,

cos γ =

5

35

4

background image

5. Wyznaczyć równanie prostej przechodzącej przez punkt A(121) i przecinającęj dwie

proste

l

1

:

x − 1

1

=

+ 3

2

=

z − 1

2

,

l

2

:

x − 2

2

=

y − 2

1

=

z

3

Rozwiązanie:

Przez punkt i prostą l

1

prowadzimy płaszczyznę π . Następnie szukamy punktu B

przecięcia płaszczyzny π i prostej l

2

. Szukana prosta to prosta AB .

Wybieramy dowolny punkt prostej l

1

np. C(1, −31) .

Wektor kierunkowy prostej l

1

jest równy 

v

1

= [1, −22]

Wektor normalny 

płaszczyny π jest prostpadły do wektorów 

v

1

i

−→

AC . Ponieważ

jego długość jest nieistotna, więc możemy przyjąć:

v

1

×

−→

AC

−→

AC = [0, −50]

=







i

j k

2

2

5

0







= [100, −5]

Równanie płaszczyny π :

10x − 5= 0

A ∈ π =⇒ 10 − 5 + = 0 =⇒ D 5

stąd:

π : 10x − 5z − 5 = 0 =⇒ π : 2x − z − 1 = 0

Szukamy punktu przecięcia B(x, y, z) płaszczyzny π i prostej l

2

:

x − 2

2

=

y − 2

1

=⇒ x − 2 = 2y − 4 =⇒ x − 2+ 2 = 0

y − 2

1

=

z

3

=⇒ 3y − 6 = =⇒ 3y − z − 6 = 0

2x − z − 1 = 0
x − 2+ 2 = 0
3y − z − 6 = 0

= 2y − , z = 3y − 6 =⇒ 4y − − 3+ 6 − 1 = 0 =⇒ y 1 =⇒ x , z 9

B(4, −1, −9)

Wketor kierunkowy szukanej prostej:

−→

AB = [5, −3, −10] jest równoległy do wektora

[5310]

Odpowiedź:

Równanie szukanej prostej:

x − 1

5

=

y − 2

3

=

z − 1

10

5

background image

6. Wyznaczyć równania płaszczyzn stycznych do sfery (+ 1)

2

+ (y − 5)

2

+ (+ 2)

2

= 36

i równoległych do płaszczyny π : 12x − 3+ 4z − 8 = 0 .

Rozwiązanie:

Środek sfery jest w punkcie O(15, −2) , a jej promień = 6 .

Rónanie płaszczyzny π

1

równoległej do płaszczyzny π ma postać:

π

1

: 12x − 3+ 4= 0

Płaszczyzna π

1

jest styczna do sfery gdy odległość środka sfery od π

1

jest równa

promieniowi sfery.

R

=

| − 12 − 15 − 8 + D|

12

2

+ (3)

2

+ 4

2

=

|D − 35|

169

=

|D − 35|

13

|D − 35|

13

= 6 =⇒ |D − 35= 78 =⇒ D − 35 = ±78

D

1

= 35 + 78 = 113

D

1

= 35 − 78 = 43

Odpowiedź:

Szukane płaszczyzny:

π

1

: 12x − 3+ 4+ 113 = 0

π

2

: 12x − 3+ 4z − 43 = 0

6

background image

Egzamin z Algebry, 3 II 2012 godz. 12.00

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Wyznaczyć moduł i argument główny liczby zespolonej w

2

, jeżeli

= 1 − i .
Rozwiązanie:
= (1 − i)

2

= 1 − 2i − 1 = 2i

|z| | − 2i| = 2|i| = 2
cos ϕ =

0
2

= 0 sin ϕ =

2

2

1 =⇒ ϕ 

π

2

+ 2kπ , k ∈ Z

Arg z ∈< 02π) =⇒ Arg =

3π

2

|z| = 2
Arg =

3π

2

2

Dla jakiej wartości parametru p ∈ R układ równań

+y

+= 5

x −y +2= 4

2x

+pz = 5

ma dokładnie jedno rozwiązanie?
Rozwiązanie:
Układ ma jedno rozwiązanie, gdy |A| 6= 0 .

|A| =







1

1 1

1 2
2

p







−p + 4 + 2 − p 2+ 6

|A| = 0 =⇒ −2+ 6 = =⇒ p = 3

p 6= 3

3

Dla jakiej wartości parametru prosta :

x − 1

1

=

+ 5

2

=

+ 1

p

jest

równoległa do płaszczyzny π : 2y − z + 1 = 0 ?
Rozwiązanie:
l || π ⇐⇒ −

v ⊥ −

n ⇐⇒ −

v · −

= 0

= [12, p]

,

= [21, −1]

v · −

= 2 + 2 − p = 4 − p = 0 ⇐⇒ p = 4

4

4

Wyznaczyć współrzędne ognisk elipsy:

(x − 4)

2

9

+

(y − 1)

2

25

= 1 .

Rozwiązanie:
S(41)

środek elipsy

=

9 = 3

,

=

25 = 5

,

b > a

półosie

=

b

2

− a

2

= 4

odległość ognisk od środka elipsy

(4 ± f )

ogniska elipsy

F

1

(45)

F

2

(4, −3)

5

Napisać równanie sfery o środku w punkcie S(234) stycznej do osi Ox .
Rozwiązanie:
Promień sfery jest równy odległości punktu od osi Ox
=

3

2

+ 4

2

= 5

(x − 2)

2

+ (y − 3)

2

+ (z − 4)

2

= 25

równanie sfery

(x − 2)

2

+ (y −

3)

2

+(z −4)

2

=

25

1

background image

2. Wyznaczyć pierwiastki równania (z

2

+ 4+ 13)(z

3

+ 8) = 0 , z ∈ C .

Rozwiązanie:

z

2

+ 4+ 13 = 0 lub z

3

+ 8 = 0

Rozwiązujemy rónanie:

z

2

+ 4+ 13 = 0

∆ = 16 − 52 = 36

∆ = ±6i

z

1

=

− 6i

2

− 3i

z

2

=

4 + 6i

2

2 + 3i

Rozwiązujemy rónanie:

z

3

+ 8 = 0

z

3

8

z

3

8

8 = 8(cos π sin π)

postać trygonometryczna

z

k

=

3

8



cos

π + 2

3

sin

π + 2

3



= 012

z

0

= 2



cos

π

3

sin

π

3



= 2



1

2

i

3

2



= 1 + i

3

z

1

= 2



cos

3π

3

sin

3π

3



= 2



cos π sin π



2

z

2

= 2



cos

5π

3

sin

5π

3



= 2



cos

π

3

− i sin

π

3



= 2



1

2

− i

3

2



= 1 − i

3

Odpowiedź:

Pierwiastki równania:

z

1

− 3z

2

2 + 3z

3

2 , z

4

= 1 + i

3 , z

5

= 1 − i

3

2

background image

3. Rozwiązać równanie:







3

1

1 4

1

3 7 x







=







x

1

2

2

3

1







Rozwiązanie:

Obliczamy:







3

1

1 4

1

3 7 x







= 4x

2

+ 9 + 7 − (12 + 7+ 3x) = 4x

2

− 10+ 4







x

1

2

2

3

1







− 6+ 10 − (9 − 10 − 2x) = 4+ 8

Rozwiązujemy równanie:

4x

2

− 10+ 4 = 4+ 8

4x

2

− 6x − 4 = 0

2x

2

− 3x − 2 = 0

∆ = 9 + 16 = 25 =

∆ = 5

x

1

=

− 5

4

1

2

x

2

=

3 + 5

4

= 2

Odpowiedź

x

1

1

2

,

x

2

= 2

3

background image

4. Znaleźć odległość między prostymi l

1

l

2

:

l

1

:

(

x − y + 1 = 0
2+ 1 = 0

;

l

2

:

t
t
= 2t

, t ∈ R

Rozwiązanie:

Przekształcamy równaie prostej l

1

do postaci parametrycznej

t

2+ 1 = 0 =⇒ y 2t − 1

+ 2+ 1 + + 1 = 0 =⇒ z 3t − 2

l

1

:

t
2t − 1
3t − 2

, t ∈ R

v

1

= [1 , −, −3]

wektor kierunkowy prostej l

1

v

2

= [1 2]

wektor kierunkowy prostej l

2

widać, że wektory 

v

1

v

2

nie są równoległe.

Odległość między prostymi jest równa:

=

|(

v

1

× −

v

2

·

−−→

P

1

P

2

|

|−

v

1

× −

v

2

|

P

1

= (0 , −, −2)

dowolny punkt prostej l

1

np. dla = 0

P

2

= (0 0)

dowolny punkt prostej l

2

np. dla = 0

−−→

P

1

P

2

= [0 2]

v

1

× −

v

2

=







i

j

k

3
1

1

2







= [1, −53]

=

|− 5 + 6|

q

(1)

2

+ (5)

2

+ 3

2

=

1

35

Odpowiedź:

Odległość między prostymi jest równa: =

1

35

.

4

background image

5. Dla jakiego m ∈ R przekątne czworoboku ABCD są do siebie prostopadłe?

A(011)

,

B(11, −1)

,

C(10, −2)

,

D(0, m, m)

Rozwiązanie:

Przekątne czworoboku (odcinki AC BD ) są do siebi prostopadłe, gdy
−→

AC ⊥

−−→

BD ⇐⇒

−→

AC ·

−−→

BD = 0

−→

AC = [1 , −, −3]
−−→

BD = [, m − , m + 1]
−→

AC ·

−−→

BD − m + 1 − 3m − 3 = 4m − 3

4m − 3 = 0 ⇐⇒ m 

3

4

Ponadto punkty ABCD muszą leżeć w jednej płaszczyźnie. Warunek ten zachodzi,
gdy:

(

−→

AB ×

−→

AC·

AD = 0

−→

AB = [1 , −2]

AD = [0 , m − , m − 1] = [0 , −

7
4

, −

7
4

]

(

−→

AB ×

−→

AC·

AD =







1

0

2

1

3

7
4

7
4







=

7

4

+

14

4

21

4

= 0

wniosek: punkty ,Cleżą w jednej płaszczyźnie.

Ponadto żadne 3 kolejne punkty nie mogą być współliniowe:

ABC nie są wpółliniowe, bo

−→

AB = [1 , −2] 6k

−→

AC = [1 , −, −3]

BCD nie są wpółliniowe, bo

BC = [0 , −, −1] 6k

−−→

BD = [, −

7
4

,

1
4

]

CDA nie są wpółliniowe, bo

−→

AC = [1 , −, −3] 6k

AD = [0 , −

7
4

, −

7
4

]

DAB nie są wpółliniowe, bo

−→

AB = [1 , −2] 6k

AD = [0 , −

7
4

, −

7
4

]

Odpowiedź:

Przekątne są do siebie prostopadłe dla 

3

4

.

5

background image

6. Wyznaczyć równanie płaszczyzny stycznej sfery : (x − 1)

2

y

2

z

2

= 1 prostopadłej

do prostej

:

t − 1
+ 3
= 2+ 4

, t ∈ R

Odpowiedź:

Wektor kierunkowy prostej 

= [1.1.2]

Szukana płaszczyzna π jest prostopadła do prostej, więc jej wektor normalny 

=

= [1.1.2]

Stąd:

π + 2= 0

Płaszczyzna ta jest styczna do sfery, gdy odległość środka sfery od płaszczyzny jest
równa promieniowi sfery.

Środke sfery: O(100) , jej promień = 1

=

|1 + D|

1

2

+ 1

2

+ 2

2

=

|1 + D|

6

=

|1 + D|

6

= 1 =⇒ |D + 1=

6

stąd:

+ 1 = ±

6

D

1

6

D

2

1 +

6

Odpowiedź:

Istnieją dwie płaszczyzny spełniające zadane warunki:

π

1

+ 2z − 

6 = 0

oraz

π

2

+ 2z − 1 +

6 = 0

6

background image

Egzamin z Algebry, 8 IX 2011

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Wyznaczyć moduł i argument główny liczby zespolonej będącej wartością

wyrażenia

1 + i

i

Rozwiązanie:

=

1 + i

i

=

(1 + i· (−i)

i · (−i)

= 1 − i

|z| =

q

1

1

+ (1)

2

=

2

cos ϕ =

1

2

sin ϕ 

1

2

=⇒ ϕ 

π

4

+ 2kπ , k ∈ Z

Arg z ∈< 02π) =⇒ Arg =

7π

4

|z|

=

2

,

Arg =

7π

4

2

Dla jakiej wartości parametru p ∈ R wyznacznik macierzy ma wartość
dodatnią?

=




0 1 0 0
1 2 3
2 3 0 1
1 4 1 0




Rozwiązanie:

det=









0 1 0 0
1 2 3
2 3 0 1
1 4 1 0









= 1 · (1)

1+2







3
2 0 1
1 1 0







· (+ 6 − 1) = −p − 5

Stosujemy rozwinięcia Laplace’a względem pierwszego wiersza.
−p − 0 =⇒ p < −5

p < −5

3

Dla danych wektorów ~a = [123] , ~b = [100] oraz ~c = [010] obliczyć

~a ◦ (~b × ~c)

Rozwiązanie:

~a ◦ (~b × ~c) =







1 2 3
1 0 0
0 1 0







= 3

3

4

Wyznaczyć współrzędne środka elipsy: x

2

+ 9y

2

− 2x − 36+ 28 = 0 .

Rozwiązanie:

(x − 1)

2

− 1 + 9(y − 2)

2

− 36 + 28 = 0 =

(x − 1)

2

9

+ (y − 2)

2

= 1

S(12)

środek elipsy

S(12)

5

Napisać równanie sfery o środku w punkcie (211) stycznej do płaszczy-
zny π + 2+ 2+ 3 = 0
Rozwiązanie:

=

|2 + 2 + 2 + 3|

1

2

+ 2

2

+ 2

2

=

9

3

= 3

odległość od π

(x − 2)

2

+ (y − 1)

2

+ (z − 1)

2

= 9

równanie sfery

1

background image

2. Rozwiązać równanie z

3

− (4 + 3i)z

2

+ (1 + 5i)= 0 , z ∈ C

Rozwiązanie:

z(z

2

− (4 + 3i)+ (1 + 5i)) = 0

z

1

= 0

z

2

− (4 + 3i)+ (1 + 5i) = 0

∆ = ((4 + 3i))

2

− 4(1 + 5i) = 16 + 24i − − − 20= 3 + 4i

Obliczamy

=

∆ =⇒ w

2

= ∆

iy x, y ∈ R

postać algebraiczna

(iy)

2

= 3 + 4i

x

2

+ 2ixy − y

2

= 3 + 4i

Rozwiązujemy układ równań:

(

x

2

− y

2

= 3

2xy = 4

=

2

x

x

2

4

x

2

= 3

x

4

− 3x

2

− 4 = 0

Podstawiamy x

2

t

2

− 3t − 4 = 0

∆ = 9 + 16 = 25

∆ = 5

t

1

= 4 , t

2

1

x

2

t

1

=⇒ x

2

= 4 =⇒ x

1

= 2 , x

2

2

x

2

t

2

=⇒ x

2

1 brak rozwiązań ponieważ x ∈ R

y

1

=

2

x

1

= 1

y

2

=

2

x

2

1

stąd ±(2 + i)

Obliczmy:

z

2

=

4 + 3w

2

=

4 + 3+ 2 + i

2

= 3 + 2i

z

3

=

4 + 3i − w

2

=

4 + 3i − − i

2

= 1 + i

Odpowiedź:

Pierwiastki wielomianu:

z

1

= 0 , z

2

= 3 + 2z

3

= 1 + i

2

background image

3. Wyznaczyć niewiadomą z układu równań

2+

y − z

+

=

5

+

z − 21

x − 2z

+

=

2

x

z

=

3

Rozwiązanie:

Obliczamy

|A| =









2

1

1

1

1

2

2

1

1

1

0

1

0









{k

0

1

k

1

−k

3

=









3

1

1

0

1

2

2

1

1

0

0

1

0









= 3·(1)

1+1







1 1 2

2 1

1

0 1

0







=

3(4 − 1) = 9

Stosujemy rozwinięcie Laplace’a względem pierwszej kolumny.

|A

x

=









5

1

1

1

1

2

2

1

1

3

0

1

0









{k

0

1

k

1

3k

3

=









8

1

1

4

1

2

2

1

1

0

0

1

0









= 1·(1)

4+3







8

1

1

4

2

2

1







=

(8 + 2 + 8 + 1 − 32 + 4) = 9

Stosujemy rozwinięcie Laplace’a względem czwartego wiersza.

Stąd:

=

|A

x

|

|A|

=

9

9

= 1

Odpowiedź

= 1

3

background image

4. Znaleźć rzut prostej :

x − 3

1

=

y − 5

2

=

+ 1

0

na płaszczyznę π + 3y − 2z − 6 = 0

Rozwiązanie:

~

= [120]

wektor kierunkowy prostej

~

= [13, −2]

wektor normalny płaszczyzny

wektor normalny płaszczyzny rzutującj π

1

jest równy:

n

1

~

v × ~

=







i j

k

1 2

0

1 3 2







4+ 3k − 2+ 2= [421]

równanie płaszczyzny π

1

:

4+ 2= 0

weźmy dowolny punkt prostej np. (35, −1) . Punkt P ∈ π

1

=

12 + 10 − 1 + = 0 =⇒ D = 3

π

1

4+ 2+ 3 = 0

Równanie rzutu prostej na płaszczyznę π w postaci krawędziowej:

l

0

:

(

4+ 2+ 3 = 0
+ 3y − 2z − 6 = 0

4

background image

5. Wyznaczyć równanie prostej przechodzącej przez środek sfery x

2

y

2

z

2

+ 2x − 10+

4z − 6 = 0 prostpadłej do płaszczyzny π x − 3+ 4z − 8 = 0

Rozwiązanie:

Przekształcamy równanie sfery do postaci kanonicznej:

(+ 1)

2

− 1 + (y − 5)

2

− 25 + (+ 2)

2

− − 6 = 0

(+ 1)

2

+ (y − 5)

2

+ (+ 2)

2

= 36

Środek sfery jest w punkcie O(15, −2) .

Wektor kierunkowy prostej jest wektorem normalnym płaszczyzny:

~

= [1, −34]

Równanie szukanej prostej:

+ 1

1

=

y − 5

3

=

+ 2

4

6. Wyznaczyć równania płaszczyzn stycznych do powierzchni:

x

2

y

2

z

2

− 2+ 4y − 6z − 11 = 0 i prostopadłych do prostej

x − 4

4

=

y − 1

3

=

z − 1

1

Odpowiedź:

:

+ 1

1

=

y − 5

3

=

+ 2

4

5

background image

7. Obliczyć pole trójkąta utworzonego przez proste:

x

1

=

y

1

=

z

1

,

x − 3

0

=

y − 3

3

=

z − 3

6

,

x − 3

3

=

y

0

=

+ 3

3

Rozwiązanie:

Szukamy wierzchołków trójkąta:

:

y
z
= 3

y−3

3

=

z−3

6

=⇒ A(333)

:

y
z
= 0

x−3

3

=

z+3

3

=⇒ B(000)

:

= 3

y−3

3

=

z−3

6

= 0

x−3

3

=

z+3

3

=⇒ z 3 =⇒ C(30, −3)

Uwaga: punkty te są rozwiązaniami układów równań - spełnione są wszystkie cztery
równania.

Wektory rozpinające trójkąt:
−→

AB = [3, −3, −3] ,

−→

AC = [0, −3, −6] ,

Pole trójkąta:

=

1
2

|

−→

AB ×

−→

AC|

−→

AB ×

−→

AC =







i

j

k

3

6







= 18+ 9k − 9i − 18= [9, −189]

=

1
2

q

9

2

+ (18)

2

+ 9

2

=

9
2

6

Odpowiedź:

Pole trójkata jest równe

9
2

6

6

background image

Egzamin z Algebry, 21 VI 2011 godz. 12.00

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Zapisać w postaci kanonicznej (algebraicznej) liczbę zespoloną v
jeżeli
= cos

π

4

sin

π

4

,

= cos

3π

4

sin

3π

4

Rozwiązanie:
=

2

2

+

2

2

2

2

+

2

2

i

=

2

2

+

2

2

i −

2

2

+

2

2

=

2i

2i

2

Obliczyć kąt między wektorem ~

= [2, −3,

3] i osią Ox układu współrzęd-

nych.
Rozwiązanie:
~

= [100]

wersor osi Ox

cos α =

~

u · ~

w

|~

u| · | ~

w|

=

2

16 · 1

=

1

2

α =

π

3

π

3

3

Dla danych wektorów ~

= [110] oraz ~

= [101] obliczyć ~

u ◦ (2~

u × ~

w)

Rozwiązanie:
Wektor 2~

u × ~

jest prostopadły do wektora ~

więc ~

u ◦ (2~

u × ~

w) = 0

0

4

Obliczyć odległość środka okręgu: x

2

y

2

− 2x − 4+ 1 = 0 od początku

układu współrzędnych
Rozwiązanie:
(x − 1)

2

− 1 + (y − 2)

2

− 4 + 1 = 0

(x − 1)

2

+ (y − 2)

2

= 4 =⇒ S(12)

środek okręgu

O(00)

początek układu współrzędnych

SO =

q

(1 − 0)

2

+ (2 − 0)

2

=

5

5

5

Dla jakich wartości parametru rząd macierzy jest równy 2?

=


1 1 1

0

1 3

0

2

p

2


Rozwiązanie:
Widać, że dla 3 wiersz drugi i trzeci są proporcjonalne, a wiersze
pierwszy i drug nie więc rząd jest równy 2.

Skreślamy pierwszą kolumnę:







1

0

3

0

2

p

2







2p − 6= 0 dla p 63

Dla p 63 mamy rz= 3

3

1

background image

2. Rozwiązać równanie z

4

− 3iz

2

+ 4 = 0 , z ∈ C

Rozwiązanie:

Podstawiamy z

2

t

2

− 3it + 4 = 0

∆ = − 16 = 25

∆ = 5i

t

1

=

3+ 5i

2

= 4i

t

2

=

3i − 5i

2

−i

Rozwiązujemy równanie

z

2

= 4i

4= 4(cos

π

2

sin

π

2

)

postać trygonometryczna

z

k

=

4



cos

π

2

+ 2

2

sin

π

2

+ 2

2



= 01

z

0

= 2(cos

π

4

sin

π

4

) =

2 + i

2

z

1

= 2(cos

5π

4

sin

5π

4

) = 

− i

2

Rozwiązujemy równanie

z

2

−i

−i = 1(cos

3π

2

sin

3π

2

)

postać trygonometryczna

z

k

= cos

3π

2

+ 2

2

sin

3π

2

+ 2

2

= 01

z

2

= cos

3π

4

sin

3π

4

) = 

2

2

i

2

2

z

3

= cos

7π

4

sin

7π

4

) =

2

2

2

2

Stąd:

z

2

+ 1 = (z − i)(i)

Odpowiedż:

Pierwiastki wielomianu:

z

0

=

2 + i

2 , z

1

− i

2 , z

2

2

2

i

2

2

z

3

=

2

2

2

2

2

background image

3. Wyznaczyć niewiadomą stosując metodę Crammera (wyznacznikową) do układu rów-

nań

x

+

z

+ 4= 0

+ 2+ 4z −

= 4

4x

+ 2= 3

3x

+ 2z

+

= 2

Rozwiązanie:

Jeżeli |A| 6= 0 to układ ma jedno rozwiązanie i wtedy:

=

|A

z

|

|A|

Obliczamy

|A| =









1 0 1

4

1 2 4 1
4 0 0

2

3 0 2

1









= 2 · (1)

2+2







1 1 4
4 0 2
3 2 1







= 2(6 + 32 − − 4) = 60

Stosujemy rozwinięcie Laplace’a względem drugiej kolumny.

|A

z

=









1 0 0

4

1 2 4 1
4 0 3

2

3 0 2

1









= 2 · (1)

2+2







1 0 4
4 3 2
3 2 1







= 2(3 + 32 − 36 − 4) = 10 Stosujemy

rozwinięcie Laplace’a względem drugiej kolumny.

Stąd:

=

10

60

1

6

Odpowiedź

1

6

3

background image

4. Obliczyć pole trójkąta utworzonego na płaszczyźnie π z − 10 = 0 w wyniku

jej przecięcia płaszczyznami: = 1 , = 2 , = 3 .

Rozwiązanie:

Szukamy wierzchołków trójkąta:

:

z − 10 = 0
= 1
= 2

=⇒ 3 + z − 10 = 0 =⇒ z = 7 =⇒ A(127)

:

z − 10 = 0
= 1
= 3

=⇒ 4 + y − 10 = 0 =⇒ y = 6 =⇒ B(163)

:

z − 10 = 0
= 2
= 3

=⇒ x + 5 − 10 = 0 =⇒ x = 5 =⇒ C(523)

Wektory rozpinające trójkąt:
−→

AB = [04, −4] ,

−→

AC = [40, −4] ,

Pole trójkąta:

=

1
2

|

−→

AB ×

−→

AC|

−→

AB ×

−→

AC =







i j

k

0 4 4
4 0 4







16i − 16j − 16= [16, −16, −16]

=

1
2

q

(16)

2

+ (16)

2

+ (16)

2

=

16

2

3 = 8

3

Odpowiedź:

Pole trójkata jest równe 8

3

4

background image

5. Wyznaczyć równania płaszczyzn stycznych do powierzchni:

x

2

y

2

z

2

− 2+ 4y − 6z − 11 = 0 i prostopadłych do prostej

x − 4

4

=

y − 1

3

=

z − 1

1

Rozwiązanie:

Przekształcamy równanie sfery do postaci kanonicznej:

(x − 1)

2

− 1 + (+ 2)

2

− 4 + (z − 3)

2

− − 11 = 0

(x − 1)

2

+ (+ 2)

2

+ (z − 3)

2

= 25

Środek sfery O(1, −23) , a jej promień = 5 .

Wektor kierunkowy prostej: ~

= [431] , więc równanie płaszczyzny prostopadłej do

danej prostej:

π : 4+ 3= 0

Środek sfery jest odległy od płaszczyzny stycznej o R:

|− 6 + 3 + D|

4

2

+ 3

2

+ 1

2

= 5

|D + 1= 5 ·

26

+ 1 = ±5

26

D

1

1 + 5

26 , D

2

− 5

26

Odpowiedź:

Płaszczyzny styczne:

π

1

: 4+ 3z − 1 + 5

26 = 0

π

2

: 4+ 3z − − 5

26 = 0

5

background image

6. Na prostej wyznaczyć punkty, dla których odległość od płaszczyzny

π : 2x − y − 2z − 2 = 0 jest równa 1 .

Rozwiązanie:

Przkształcamy równanie prostej do postaci parametrycnej.

=⇒ y t , z t

Odpległośc punktu prostej od płaszczyzny π:

|2t − t − 2t − 2|

q

2

2

+ (1)

2

+ (2)

2

= 1

| − t − 2=

9

−t − 2 = ±3

t

1

5 , t

2

= 1

Odpowiedź:

Szukane punkty:

P

1

= (5, −5, −5)

P

2

= (111)

6

background image

Egzamin z Algebry, 21 VI 2011 godz. 9.00

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Obliczyć



2

2

+i

2

2



5

. Wynik zapisać w postaci kanonicznej (algebraicznej).

Rozwiązanie:
=

2

2

i

2

2

= 1 · (cos

π

4

sin

π

4

)

z

5

= 1

5

· (cos

5π

4

sin

5π

4

) = 

2

2

− i

2

2

2

2

i

2

2

2

Wyznaczyć det A

1

, jeżeli

=




0 1 0 0
1 0 2 3
2 0 0 1
1 0 1 0




Rozwiązanie:

det=









0 1 0 0
1 0 2 3
2 0 0 1
1 0 1 0









= 1 · (1)

1+2







1 2 3
2 0 1
1 1 0







· (2 + 6 − 1) = 7

Stosujemy rozwinięcia Laplace’a względem pierwszego wiersza.

detA

1

=

1

detA

1

7

1

7

3

Dla danych wektorów ~

= [101] , ~

= [100] obliczyć ~

w × (3~

u − ~

w)

Rozwiązanie:

~

w × (3~

u − ~

w) = [100] × [203] =







i j

k

1 0

0

2 0

3







3= [0, −30]

[0, −30]

4

Obliczyć długość ogniskowej elipsy: 4x

2

+ 9y

2

− 8x − 36+ 4 = 0

Rozwiązanie:
4x

2

+ 9y

2

− 8x − 36+ 4 = 0 =⇒ 4(x

2

− 2x) + 9(y

2

− 4y) + 4 = 0

4(x − 1)

2

− 4 + 9(y − 2)

2

− 36 + 4 = 0 =⇒ 4(x − 1)

2

+ 9(y − 2)

2

= 36 =

(x − 1)

2

9

+

(y − 2)

2

4

= 1

Postać kanoniczna

Półosie: =

9 = 3 , =

4 = 2 , a > b

Ogniskowa:

a

2

− b

2

=

5

5

5

Napisać równanie prostej prostopadłej do płaszczyzny

π

= 1 + s
= 2t
= 3 + 2s

s, t ∈ R

Rozwiązanie:
Wektor normalny płaszczyzny:

~

= [122] × [101] =







i j

k

1 2

2

1 0

1







= 2j − 2= [21, −2]

Dowolna prosta o takim wketorze kierukowym jest prostopadła do płasz-

czyzny. Na przykład:

x

2

=

y

1

=

z

2

x

2

=

y

1

=

z

2

1

background image

2. Rozłożyć wielomian (z) = z

4

z

3

z

2

na czynniki liniowe.

Rozwiązanie:

(z) = z

4

z

3

z

2

z

3

(+ 1) + z(+ 1) = (+ 1)(z

3

z) = z(+ 1)(z

2

+ 1)

Szukamy pierwiastków wielomianu:

z

2

+ 1 = 0

z

2

1

±i

Stąd:

z

2

+ 1 = (z − i)(i)

Mamy:

(z) = z(+ 1)(z − i)(i)

Odpowiedż:

(z) = z(+ 1)(z − i)(i)

2

background image

3. Dla jakich wartości parametru układ równań

(2 − p)+

+

2= 0

2+ (1 − p)+

2= 0

2+

+ (2 − p)= 0

ma rozwiązania niezerowe?

Rozwiązanie:

Jednorodny układ równań z trzema niewiadomymi ma rozwiązania niezerowe, gdy rząd
macierzy jest mniejszy niż 3.

Musi więc być |A| = 0

|A| =







− p

1

2

2 1 − p

2

2

1 2 − p







=







−p

1

2

0 1 − p

2

p

1 2 − p







−p(1 − p)(2 − p) + 2p − 2p(1 

p) + 2−p

3

+ 5p

2

Od pierwszej kolumny odjęliśmy trzecią.

−p

3

+ 5p

2

= 0

−p

2

(p − 5) = 0

= 0 lub = 5

Odpowiedź:

Układ ma rozwiązania niezerowe dla = 0 oraz = 5 .

3

background image

4. Dany jest punkt (111) i prosta

:

x − 1

1

=

y − 2

1

=

z − 3

1

.

Wyznaczyć rzut prostopadły punktu na prostą .

Rozwiązanie:

Wektor [1, −11] jest wektorem kierunkowym prostej. Płaszczyzna Prostopadła do pro-
stej i przechodząca przez punkt ma równanie:

π x − y = 0

P ∈ π =⇒ − 1 + 1 + = 0 =⇒ D 1

π x − y z − 1 = 0

Rzut punktu jest punktem przecięcia prostej i płaszczyzny. Przekształcamy równanie
prostej do postaci parametrycznej.

+ 1

= 2 − t

= 3 + t

+ 1 − 2 + + 3 + t − 1 = 0 =⇒ 3+ 1 = 0 =⇒ t 

1
3

Stąd:

=

2
3

=

7
3

=

8
3

Odpowiedź:

P

0

= (

2
3

,

7
3

,

8
3

)

4

background image

5. Wyznaczyć równania płaszczyzn stycznych do powierzchni

x

2

y

2

z

2

+ 2x − 10+ 4z − 6 = 0 i równoległych do płaszczyzny 12x − 3+ 4z − 8 = 0

Rozwiązanie:

Przekstałacamy równanie sfery do postaci kanonicznej:

(+ 1)

2

− 1 + (y − 5)

2

− 25 + (+ 2)

2

− − 6 = 0

(+ 1)

2

+ (y − 5)

2

+ (+ 2)

2

= 36

Środek sfery jest w punkcie O(15, −2) a jej promień = 6.

Równanie płaszczyzny równoległej do danej:

π : 12x − 3+ 4= 0

Środek sfery jest odległy od płaszczyzny stycznej o R:

| − 12 − 15 − 8 + D|

q

12

2

+ (3)

2

+ 4

2

= 6

|D − 35= 6 ·

169

D − 35 = ±78

D

1

= 113 , D

2

43

Odpowiedź:

Płaszczyzny styczne:

π

1

: 12x − 3+ 4+ 113 = 0

π

2

: 12x − 3+ 4z − 43 = 0

5

background image

6. Wyznaczyć równanie płaszczyzny przechodzącej przez dwie proste:

x

7

=

+ 2

3

=

z − 1

5

oraz

x − 1

7

=

y − 3

3

=

+ 2

5

Rozwiązanie:

Dane proste są równoległe. Szukamy więc płaszczyzny przechodzącej przez pierwszą
prostą i dowolny punkt np. A(13, −2) drugiej prostej.

Równanie pierszej prostej przekształcamy do postaci krawędziowej:

x

7

=

+ 2

3

=⇒ 3= 7(+ 2) =⇒ 3x − 7y − 14 = 0

x

7

=

z − 1

5

=⇒ 5= 7(z − 1) =⇒ 5x − 7+ 7 = 0

Szukna płaszczyzna π ma równanie:

α(3x − 7y − 14) + β(5x − 7+ 7) = 0

pęk płaszczyzn

32α + 26β = 0

punkt (13, −2) ∈ π

16α = 13β

β = 16

możemy wybrać dowolną wartość 6= 0

α = 13

13(3x − 7y − 14) + 16(5x − 7+ 7) = 0

119x − 91y − 112+ 112 = 0

17x − 13y − 16+ 16 = 0

Odpowiedź:

Szukana płaszczyzna:

17x − 13y − 16+ 16 = 0

6

background image

Egzamin z Algebry, 10 II 2011

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Zapisać w postaci kanonicznej (algebraicznej) liczbę zespoloną u
jeżeli
= 1 + i

= cos

π

2

sin

π

2

Rozwiązanie:
i
= 1 + = 1 + 2i

1 + 2i

2

Obliczyć wyznacznik macierzy D

=




0 1 3 1
1 1 0 0
0 2 2 0
0 1 2 0




Rozwiązanie:

|D| =









0 1 3 1
1 1 0 0
0 2 2 0
0 1 2 0









= 1·(1)

2+1







1 3 1
2 2 0
1 2 0







1·1·(1)

1+3





2 2
1 2





2

Stosujemy rozwinięcia Laplace’a najpierw względem pierwszej kolumny, po-
tem względem trzeciej kolumny.

2

3

Obliczyć sinus kąta między wektorami ~

~

jeżeli

~

= [101] , ~

= [212]

Rozwiązanie:

cos α =

~

u · ~

v

|~

u| · |~

u|

=

4

·

9

=

4

3

2

sin α =

− cos

2

α =

s

16

18

=

1

3

Uwaga: kąt między dowolnymi wektorami α ∈< 0, π > więc sin α ­ 0

1

3

4

Wyznaczyć wersor normalny płaszczyzny 2+ 2z − 3 = 0
Rozwiązanie:
Wektor normalny ~

= [212]

Wersor normalny:

~

n

|~n|

=

1

9

· [212] =



2

3

,

1

3

,

2

3



Uwaga: Jest jeszcze drugi wersor normalny:

h

2
3

, −

1
3

, −

2
3

i

h

2
3

,

1
3

,

2
3

i

5

Obliczyć odległość środka sfery od płaszczyzny xOy jeżeli
x

2

y

2

z

2

+ 4x − 2z − 10 = 0

Rozwiązanie:
Przekształcamy równanie sfery:
(+ 2)

2

− 4 + y

2

+ (z − 1)

2

− − 10 = 0

(+ 2)

2

y

2

+ (z − 1)

2

= 15

Środek sfery jest w punkcie A(201)
Odległość punktu od płaszczyzny xOy jest równa |z

A

= 1

1

1

background image

2. Obliczyć (−i) i następnie znaleźć wszystkie pierwiastki wielomianu:

(z) = z

4

z

3

+ 2z

2

+ 1 , z ∈ C

Rozwiązanie:

(−i) = (−i)

4

+ (−i)

3

+ 2(−i)

2

− i + 1 = 1 + i − − i + 1 = 0

Wynika stąd, że z

1

−i jest pierwiastkiem (z) . Ponieważ wielomian ten ma współ-

czynniki rzeczywiste, więc pierwiastkiem tego wielomianu musi też być z

2

z

1

.

Wielomian dzieli się więc prze: (i)(z − i) = z

2

+ 1.

Dzielimy:

z

4

z

3

+ 2z

2

+ 1 = (z

2

+ 1)(z

2

+ 1)

Rozwiązujemy równanie:

z

2

+ 1 = 0

∆ = 1 − 4 = 3

∆ = i

3

z

3

=

− i

3

2

z

4

=

1 + i

3

2

Odpowiedż:

Pierwiastki wielomianu:

z

1

−i z

2

z

3

=

− i

3

2

z

4

=

1 + i

3

2

2

background image

3. Znaleźć macierz spełniającą równanie:


1 2 1
0 1 2
1 0 1


1

· A +


1
0
1


Rozwiązanie:

Oznaczmy

=


1 2 1
0 1 2
1 0 1


=


1
0
1


Wyznacznik |B| = 1 + 4 − 1 = 4 6= 0 wuęc macierz odwrotna B ∗ −1 istnieje. Prze-
kształcamy równanie macierzowe:

B

1

· A C

mnożymy lewostronnie przez B

B · B

1

· A B · A B · C

B · B

1

I

B · A B · C

odejmujemy B · A

A − B · A B · C

wstawiamy macierz jednostkową I

I · A − B · A B · C

(I − B· A B · C

Obliczamy:

I − B =


1
0

2

1

0

0


,

B · C =


4
2
2


Wiadać, że macierz ma 3 wiersze i 1 kolumnę:

=


x

y
z


Powstałe równanie macierzowe możemy traktować jak układ równań. Układ ten roz-
wiązujemy stosując wzory Crammera.

|M | =







1
0

2

1

0

0







6= 0

,

|M

1

=







1
4

2

2

0

0







= 8

|M

2

=







0 4 1
0 2 2

1 2

0







= 4 − 2 = 2

,

|M

3

=







2 4
0

0 2

1

0 2







= 4

Stąd: =

|M

1

|

|M |

2

,

=

|M

2

|

|M |

1

2

,

=

|M

3

|

|M |

1

Odpowiedż:

=


2

1
2

1


3

background image

4. Wyznaczyć rozwiązania układu równań w zależności od parametru m ∈ R

mx +

=

1

my =

1

+

m

Rozwiązanie:

Badamy rząd macierzy

=


m

1

m
1

1


i

A

R

=


m

1

1

m

1

1

m


Zaczynamy od rzędu A

R

W tym celu rozwiązujemy równanie: |A

r

= 0

|A

R

m

3

+ 1 + 1 − m − m − m m

3

− 3+ 2

m

3

− 3+ 2 = 0

Widać, że wielomian ma pierwiastek wymierny m

1

= 1 . Dzielimy wielomian przez

(m − 1)

m

3

− 3+ 2 = (m − 1)(m

2

m − 2)

Rozwiązujemy równanie:

m

2

m − 2 = 0

∆ = 9

m

2

2 , m

3

= 1

Wniosek:

Dla m 6∧ m 6= 1 rząd A

R

jest równy 3. Rząd macierzy A ¬ 2 więc układ jest

sprzeczny.

Dla 2 rząd rzA

R

¬ 2

rzA

R

= rz


2

1

1

2

1

1

2


= 2 , ponieważ





2

1

2





= 3 6= 0

rz= rz


2

1

2
1

1


= 2 , ponieważ





2

1

2





= 3 6= 0

Układ ma więc jedno rozwiązanie. Szukamy w macierzy macierzy 2×2 o wyznaczniku
różnym od zera np. pierwsze dwa wiersze. Z układu usuwamy trzecie równanie:

(

2+

= 1

x − 2= 1

Stosujemy wzory Cramera:

|M | = 3 , |M

1

=





1

1

2





− 1 = 3 . |M

2

=





2 1

1 1





− 1 = 3

=

|M

1

|

|M |

1

,

=

|M

2

|

|M |

1

Dla = 1 rząd rzA

R

¬ 2

4

background image

rzA

R

= rz


1 1 1
1 1 1
1 1 1


= rz

h

1 1 1

i

= 1 , ponieważ wiersze są proporcjonalne

rz= rz


1 1
1 1
1 1


= rz

h

1 1

i

= 1

Układ ma więc nieskończenie wiele rozwiązań zależnych od jednego parametru. Szu-
kamy w macierzy macierzy 1 × 1 o wyznaczniku różnym od zera. Np. element A

11

.

Usuwamy równania 2 i 3; zmienna będzie parametrem: t. Wtedy układ redukuje
się do jednego równania:

= 1 − t

Odpowiedź:

Dla m 6∧ m 6= 1 układ jest przeczny

Dla 2 układ ma jedno rozwiązanie: 1 , 1

Dla = 1 układ ma nieskończenie wiele rozwiązań zależnych od jednego parametru:
= 1 − t t ∈ R

5

background image

5. Znaleźć równanie prostej przechodzącej przez punkt A(10, −1) , równoległej do płasz-

czyzny π : 3x − 2y − 3+ 3 = 0 i przecinającej prostą :

x − 2

1

=

y − 1

2

=

+ 2

2

Rozwiązanie:

Konstuujemy płaszczyznę π

1

równoleglą do π i przchodzącą przez punkt A. Szukamy

punktu przecięcia płaszczyzny π

1

i prostej l. Szukana prosta to prosta AB

π

1

: 3x − 2y − 3= 0

ponieważ π

1

jest równoległa do π

3 + 3 + = 0

A ∈ π

1

6

π

1

: 3x − 2y − 3z − 6 = 0

Współrzędne punktu B(x, y, z) spełniają układ równań:

3x − 2y − 3z − 6 = 0
y − 1 = 2(x − 2)
y − 1 = −z − 2

B ∈ π

1

∩ l

2+ 5

−y − 1 = 2x − 6

3+ 4x − 10 − 6+ 18 − 6 = 0

2 , = 9 , 10

Mamy więc punkt B(29, −10)

Wektor kierunkowy szukanej prostej:
−→

AB = [39, −9] [1, −33]

Odpowiedź:

x − 1

1

=

y

3

=

+ 1

3

6

background image

6. Znaleźć równanie płaszczyzny przechodzącej przez początek układu współrzędnych i

przez prostą powstałą z przecięcia płaszczyzn + 3y − z + 1 = 0 oraz 2+ 3z − 10 = 0

Rozwiązanie:

Szukna płaszczyzna π ma równanie:

α(+ 3y − z + 1) + β(2+ 3z − 10) = 0

pęk płaszczyzn

α − 10β = 0

punkt (000) ∈ π

α = 10β

β = 1

możemy wybrać dowolną wartość 6= 0

α = 10

10+ 30y − 10+ 10 + 2+ 3z − 10 = 0

Odpowiedź:

Szukana płaszczyzna:

12+ 30y − 7= 0

7

background image

Egzamin z Algebry, 7 II 2011

1. Zadanie wstępne

Grupa A

Zadanie

Odp.

1. Zapisać w postaci kanonicznej (algebraicznej)

2i

Rozwiązanie:
2= 2(cos

3
2

π sin

3
2

π)

z

k

=

2(cos

3
2

π + 2

2

sin

3
2

π + 2

2

)

z

0

=

2(cos

3
4

π sin

3
4

π) =

2

2

2

i

22) = 1 + i

z

1

=

2(cos

7
4

π sin

7
4

π) =

2

2

2

− i

22) = 1 − i

±(1 + i)

2. Wyznaczyć w zależności od parametru rząd macierzy .

=


1

2 2 1

1

1 0 1

p

2

0 1


Rozwiązanie:

rz= 1 + rz

"

1

1 1

p

2

1

#

= 1 + rz

"

1

1

p

2

#

,





1

1

p

2





p

2

− 1

Dla p

2

= 1 Rżad jest równy 2, dla pozostałych rząd jeest równy 3.

Dla ±1 rząd
= 2, dla p 6= 1
61 rząd jest
równy 3

3. Dla jakiej wartości parametru różnica wektorów 

= [2k, 2, k − 1] oraz

= [332k] jest wektorem prostopadłym do osi Oz ?

Rozwiązanie:

u − −

= [2k − , −, −k − 1]

= [001] wektor kierunkowy osi Oz

0 = 

a · (

u − −

) = −k − 1 =⇒ k 1

1

4. Obliczyć odległość ognisk elipsy

(x − 4)

2

9

+

y

2

25

= 1 od początku układu

współrzędnych .
Rozwiązanie:
Środek eplisy: S(40) . Ogniska leżą na prostej równoległej do osi Oy przecho-
dzącej przez S, ponieważ b > a (= 3 , = 5). w punktach (4, ±

b

2

− a

2

) =

(4, ±4)
Odległość =

4

2

+ 4

2

= 4

2

4

2

5. Wyznaczyć wersory kierunkowe prostej danej w postaci krawędziowej

:

(

2+ 1 = 0
= 0

Rozwiązanie:
Postać parametryczna: =⇒ y 2t − 1 =⇒ z + 1
wektor kierunkowy: 

= [1, −21]

wersor kierunkowy:

v

|−

v |

=

[1, −21]

6

=

h

1

6

,

2

6

,

1

6

i

±

h

1

6

,

2

6

,

1

6

i

1

background image

Grupa B

Zadanie

Odp.

1. Zapisać w postaci kanonicznej (algebraicznej) sumę liczb
=

2(cos

π

4

sin

π

4

) oraz =

2(cos

3π

4

sin

3π

4

)

Rozwiązanie:
=

2(

2

2

i

2

2

) = 1 + i

=

2(

2

2

i

2

2

) = 1 + i

= 1 + i − 1 + = 2i

2i

2. Dla jakiej wartości parametru suma wektorów 

= [2p, 1, p + 1] oraz

= [3, p, −2] jest wektorem równoległym do płaszczyzny xOy ?

Rozwiązanie:

= [2+ 3 , p + 1 , p − 1]

= [001] wektor prostopadły do płaszczyzny xOy

0 = 

n · (

) = p − 1 =⇒ p = 1

= 1

3. Wyznaczyć wersory normalne płaszczyzny

π :

= 1 + t
s
= 2 + + 2s

t, s ∈ R

Rozwiązanie:
= 1 + =⇒ t x − 1
= 2 + + 2=⇒ z = 2 + x − 1 + 2=⇒ x + 2y − z + 1 = 0

= [12, −1] wektor prostopadły do płaszczyzny π

n

|−

n |

=

[12, −1]

6

=

h

1

6

,

2

6

,

1

6

i

wersor normalny

±

h

1

6

,

2

6

,

1

6

i

4. Wyznaczyć detA

1

, jeżeli

=




1 0 0 0
0 1 2 3
0 2 0 1
0 1 1 0




Rozwiązanie:

|A| = 1 · (1)

1+1

·







1 2 3
2 0 1
1 1 0







= 0 + 2 + 6 − − − 0 = 7

detA

1

=

1

detA

=

1

7

1
7

5. Wyznaczyć ogniska elipsy

(x − 4)

2

25

+

(y − 2)

2

16

= 1 .

Rozwiązanie:
Środek eplisy: S(42) . Ogniska leżą na prostej równoległej do osi Ox przecho-
dzącej przez S, ponieważ a > b (= 5 , = 4).
Położenie ognisk, gdy środkeim elipsy jest punkt (00) : = (±

a

2

− b

2

0) =

(±30)

Po przesunięciu o wektor

−→

OS = [42]

F

1

= (12) ,

F

2

= (72)

2

background image

2. Rozwiązać równanie:

z

4

− (9 + i)z

2

+ 9= 0

Rozwiązanie:

Podstawiamy z

2

t

2

− (9 + i)+ 9= 0

∆ = (9 + i)

2

− 36= 81 + 18i − − 36= 81 − 18i − 1 = (9 − i)

2

∆ = ±(9 − i)

t

1

=

9 + + 9 − i

2

= 9

t

2

=

9 + i − 9 + i

2

i

Stąd:

z

2

= 9 =⇒ z

1

= 3 , z

2

3

z

2

i

Zapisujemy liczbe w postaci trygonometrycznej:

= 1 · (cos

π

2

sin

π

2

)

=

= cos

π

2

+ 2

2

sin

π

2

+ 2

2

z

3

= cos

π

4

sin

π

4

=

2

2

i

2

2

z

4

= cos

5π

4

sin

5π

4

2

2

− i

2

2

Odpowiedź:

z

1

= 3

z

2

3

z

3

=

2

2

i

2

2

z

4

2

2

− i

2

2

3

background image

3. Wyznaczyć parametr tak, by układ równań

2+ 6y − 42
3+ 2y − 5= 3
2x − 6pz = 2

miał nieskończenie wiele rozwiązań. Dla wyznaczonego rozwiązać ten układ.

Rozwiązanie:

Badamy rząd macierzy

=


2

4

3

5

6

p


Obliczamy wyznacznik

|A| =







2

4

3

5

6

p







4p − 60 + 72 + 16 + 60 − 1822+ 88

|A| = 0 ⇐⇒ p = 4

Wniosek: dla p 6= 4 rząd jest równy 3, rząd A

R

jest równy 3 więc układ ma jedno

rozwiązanie.

Dla = 4 mamy

Rząd jestrówny 2, ponieważ wyznacznik:





2 6

3 2





22 6= 0

Rząd

A

R

=


2

2

3

5

3

6

4

2


jest równy rzędowi ponieważ 4-ta kolumna jest równa pierwszej.

układ ma więc nieskończenie wiele rozwiązań zależnych od jednego parametru.

podstawiamy parametr t

Po usunięciu ostatniego równania:

(

2+ 62 + 4t
3+ 2= 3 + 5t

|A| =





2 6

3 2





22 , |A

1

=





2 + 46

3 + 52





4 + 8t − 18 − 3022 − 22,

|A

2

=





2 + 4t

3

3 + 5t





− 10+ 6 − 1222t

=

|A

1

|

|A|

= 1 + t

=

|A

2

|

|A|

t

Odpowiedź:

Dla = 4 układ ma nieskończenie wiele rozwiązań: = 1 + t , y t , z t , t ∈ R

4

background image

4. Przez punkt (121) poprowadzić płaszczyznę prostopadłą do rzutu prostej

:

x − 1

2

=

y − 3

1

=

z

3

na płaszczyznę π + 1 = 0 .

Rozwiązanie:

Wektor kierunkowy prostej 

== [2, −13] .

Wektor normalny płaszczyzny π 

== [111] .

Wektor 

n

1

v × −

jest wektorem normalnym płaszczyzny zawierającej prostą i jej

rzut l

0

(płaszczyzny rzutującej).

Wektor 

n

2

n

1

× −

jest wektorem kierunkowym prostej l

0

i jednocześnie wektorem

normalnym szukanej płaszczyzny.

n

1

== [2, −13] × [111] = [413]

n

2

== [413] × [111] = [27, −5]

Równanie szukanej płaszczyzny:

π

1

2+ 7y − 5= 0

Ponieważ P ∈ π :

2 + 14 − 5 + = 0 =⇒ D 7

π

1

2+ 7y − 5z − 7 = 0

Odpowiedź:

Równanie szukanej płaszczyzny π

1

2+ 7y − 5z − 7 = 0

5

background image

5. Wyznaczyć płaszczyznę styczną do sfery x

2

y

2

z

2

− 2+ 2= 2 , prostopadłą do

prostej

:

x

2

=

+ 1

1

=

z

2

Rozwiązanie:

Ponieważ płaszczyzna jest prostopadła do prostej, więc wektor kierunkowy prostej

= [2, −12] jest równoległy do wektora 

normalnego płaszczyzny π .

Stąd równanie płaszczyzny:

π : 2x − y + 2= 0

Szukamy środka i promienia sfery:

x

2

y

2

z

2

− 2+ 2= 2

(x

2

− 2+ 1) − 1 + y

2

+ (z

2

+ 2+ 1) − 1 = 2

(x − 1)

2

y

2

z(+1)

2

= 4

Stąd środek sfery O(10, −1) a jej promień + 2 .

Sfera jest styczna do płaszczyzny, więc odległość środka sfery od płaszczyzny jest
równa :

|· − 0 + 2 · (1) + D|

q

2

2

+ (1)

2

+ 2

2

= 2

|D|

3

= 2

|D| = 6

D

!

= 6 , D

2

6

Odpowiedź:

Równania płaszczyzn stycznych:

π

1

: 2x − y + 2+ 6 = 0

π

2

: 2x − y + 2z − 6 = 0

6

background image

6. Na prostej wyznaczyć punkty, których odległość od płaszczyzny π :

2+ 2+ 1 = 0 jest równa 1.

Rozwiązanie:

Przekształcamy równanie prostej do postaci parametrycznej:

:

t
t
t

Odległość punktu prostej (t, t, t) od płaszczyzny π jest równa:

=

| − 2+ 2+ 1|

q

(2)

2

+ 1

2

+ 2

2

=

|t + 1|

3

Mamy:

|t + 1|

3

= 1

|t + 1= 3

+ 1 = ±3

t

1

4 . t

2

= 2

Stąd:

P

1

(4, −4, −4)

P

2

(222)

Odpowiedź:

Szukane punkty to: P

1

(4, −4, −4) i P

2

(222)

7