background image

Egzamin z Algebry, 6 II 2009 godz. 9.00

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Zapisać w postaci kanonicznej (algebraicznej)

2i

Rozwiązanie:
=

2i ⇐⇒ z

2

2i

iy
x

2

− y

2

+ 2xyi 2i

x

2

− y

2

= 0

,

2xy 2

±x
dla mamy x

2

1 sprzeczność

dla −x mamy x

2

= 1 czyli ±1

− i ,
1 + i

2

Wyznaczyć rząd macierzy A

=

1 2 4 2
3 1 2 6
0 1 2 0

Rozwiązanie:

rz= rz

1 2 4 2
3 1 2 6
0 1 2 0

= rz

1 2
3 1
0 1

ponieważ k

3

= 2k

2

k

4

= 2k

1

kolumny nie są proporcjonalne więc rz= 2

2

3

Obliczyć odległość punktu (123) od osi Oz
Rozwiązanie:
Rzut punktu na oś Oz P

0

(003) , a szukana odległość P P

0

, więc

=

1

2

+ 2

2

=

5

5

4

Obliczyć pole ∆ABC o wierzchołkach: A(000) , B(010) , C(111)
Rozwiązanie:
Kąt w trójkącie jest prosty więc:

=

1
2

AB · BC =

1
2

0

2

+ 1

2

+ 0

2

·

1

2

+ 0

2

+ 1

2

=

2

2

2

2

5

Dla jakich wartości parametru układ równań

+

= 0

+

= 0

x

pz = 0

ma rozwiązanie niezerowe.
Rozwiązanie:
Układ będzie miał rozwiąznie niezerowe, gdy |A| = 0 . ( Jeśli |A| 6= 0 to
układ ma jedno rozwiązanie; jest to rozwiązanie zerowe)

|A| =

1 1 1
0 1 1
1 0 p

+ 1 − 1 = = 0

= 0

1

background image

2. Rozwiązać równanie w dziedzinie zespolonej

z

3

− (2 + i)z

2

− (1 − 7i)= 0

Rozwiązanie:

z

3

− (2 + i)z

2

− (1 − 7i)z(z

2

− (2 + i)z − 1 + 7i) = 0

= 0 lub z

2

− (2 + i)z − 1 + 7= 0

Z pierwszego równania mamy rozwiązanie z

1

= 0

Rozwiązujemy drugie:

z

2

− (2 + i)z − 1 + 7= 0

∆ = ((2 + i))

2

− 4(1 + 7i) = 4 + 4i − 1 + 4 − 28= 7 − 24i

Obliczamy

=

W

2

= ∆

definicja pierwiastka

iv u, v ∈ R

u

2

− v

2

+ 2uvi = 7 − 24i

przyrównujemy części rzeczywiste i urojone

(

u

2

− v

2

= 7

2uv 24

=

12

u

z drugiego równania; podstawiamy do pierwszego

u

2

144

u

2

= 7

mnożymy przez u

2

u

4

− 7u

2

− 144 = 0

Podstawiamy u

2

t

2

− 7t − 144 = 0

∆ = 49 + 576 = 625

t

1

=

− 25

2

9 , t

2

=

7 + 25

2

= 16

u

2

9

brak rozwiązań

u

2

= 16

u

1

= 4 , u

2

4

v

1

3 , v

2

= 3

w

1

= 4 − 3w

2

4 + 3i

stąd

z

2

=

2 + i − w

1

2

1 + 2i

z

2

=

2 + w

1

2

= 3 − i

Odpowiedż:

z

1

= 0

z

2

1 + 2i

z

3

= 3 − i

2

background image

3. Rozwiązać równanie macierzowe:

"

0

3

2

#

+ 4X

1

=

"

1 2
3 4

#

Rozwiązanie:

"

0

3

2

#

+ 4=

"

1 2
3 4

#

1

=

1
4

 

"

0

3

2

#

+

"

1 2
3 4

#

1

!

Obliczamy B

1

=

"

1 2
3 4

#

|B| 2

B

T

=

"

1 3
2 4

#

B

D

=

"

2

3

1

#

B

1

=

1

2

"

2

3

1

#

=

"

2

1

3
2

1
2

#

=

1
4

 "

2

1

3
2

1
2

#

"

0

3

2

#!

=

1
4

"

2

7
2

3
2

#

=

1
8

"

4
7

3

#

Odpowiedź:

=

1
8

"

4
7

3

#

3

background image

4. Wyznaczyć niewiadomą z układu równań:

x

+

+ 4= 0

+ 2+ 4z −

= 4

4x

+ 2= 3

3x

+ 2+

= 2

Rozwiązanie:

Korzystamy ze wzorów Cramera:

=

|A

3

|

|A|

, jeśli |A| 6= 0

Obliczamy:

|A| =

1 0 1

4

1 2 4 1
4 0 0

2

3 0 2

1

= 2(1)

4

1 1 4
4 0 2
3 2 1

=

rozwinięcie Laplace’a 2-kolumna

2(0 + 6 + 32 − − − 4) = 60 6= 0

|A

3

=

1 0 0

4

1 2 4 1
4 0 3

2

3 0 2

1

= 2(1)

4

1 0 4
4 3 2
3 2 1

=

rozwinięcie Laplace’a 2-kolumna

2(3 + 0 + 32 − 36 − − 0) = 10

=

10

60

1

6

Odpowiedź:

1
6

4

background image

5. Wyznaczyć równanie płaszczyzny przechodzącej przez punkt (300) i zawierającej

prostą :

x

5

=

+ 2

2

=

z − 3

1

Rozwiązanie:

Szukana płaszczyzna π jest wyznaczoma przez podane warunki:

P ∈ π l ⊂ π

Warunek l ⊂ π oznacza, że π jest jedną z pęku płaszczyzn przechodzących przez prostą
.

:

x

5

=

+ 2

2

+ 2

2

=

z − 3

1

:

(

2x − 5y − 10 = 0
+ 2 − 2+ 6 = 0

π :

α(2x − 5y − 10) + β(y − 2+ 8) = 0

równanie pęku płaszczyzn

4α + 8β = 0

ponieważ P ∈ π

Podstawiamy za β = 1 ( możemy wybrać dowolną wartość β 6= 0 i tak dostaniemy tę
samą płaszczyznę)

wtedy α = 2

π :

2(2x − 5y − 10) + (y − 2+ 8) = 0

π :

4x − 9y − 2z − 12 = 0

Odpowiedź:

π :

4x − 9y − 2z − 12 = 0

5

background image

6. Napisać równanie sfery o promieniu 1 , której środkiem jest punkt symetryczny do

punktu A(6, −30) względem płaszczyzny π :

= 0

Rozwiązanie:

Szukamy środka sfery A

0

. Wektor

−−→

AA

0

jest prostopadły do płaszczyzny π. Jeżeli wy-

bieremy dowolny punkt płaszczyzny P ∈ π to
−−→

P A

0

· −

−→

P A · −

ponieważ |

−→

P A| |

−−→

P A

0

, a kąt ∠(

−−→

P A

0

, −

) = π − ∠(

−→

P A, −

)

= [111]

wektor normalny płaszczyzny π

−−→

AA

0

⊥ π więc

−−→

AA

0

k −

n

−−→

AA

0

k · −

n

A

0

(x, y, z)

oznaczamy współrzędne A

0

[x − 6, y + 3, z] = [k, k, k]

+ 6 , y k − , z k

(000)

dowolny punkt spełniający równanie płaszczyzny

−−→

P A

0

= [+ 6, k − 3, k]

−→

P A = [6, −30]

+ 6 + k − 3 + (6 − 3 + 0)

−−→

P A

0

· −

−→

P A · −

n

k − 2

2 + 6 = 4 , y − 3 = , z 2

stąd A

0

= (4, −5, −2)

Sfera o środku w punkcie A

0

i promieniu 1 ma równanie:

:

(x − 4)

2

+ (+ 5)

2

+ (+ 2)

2

= 1

Odpowiedź:

Równanie szukanej sfery:

:

(x − 4)

2

+ (+ 5)

2

+ (+ 2)

2

= 1

6