Algebra liniowa

1. Obliczyć

"

#

"

#

"

# "

#

1

2

−1

2

−1 −1

5

6

1

2

a) 2

− 3

f)

0

−1

2

3

0

2

7

8

3

4

"

#

"

#

"

# "

#

1

−1

2

−4

−1 −1

1

3

2

b) 4

− 2

g)

−1

1

−3

2

2

0

2

−1 2



T

−



1

0

"

#

"

#T "

#

3

−2 −1

1

3

2

−1 −1

c) −3  −1 2  + 3

h)





−1

2

−2

2

−1 2

2

0

−1 2

"

#

"

#T 

"

#−1

2

−1

3

−1

−3 4

d) 4 

− 2

−3 −1

−3 −1



i)

−2 3

"

# "

#

"

#−1

1

2

5

6

2

−3

e)

j)

3

4

7

8

−5

6





1

3

3

2. Obliczyć det A oraz A−1, gdy A = 

4

13

10 .





−2 −9 −1

3. Dane są macierze





"

#

"

#

"

#

1

2

0

2

−3

1

1

1

2

3

A =

B =

C =

D =  0

−1 3 

−1

4

1

0

0

3

1





2

1

5

Sprawdzić, czy wykonalne są następujące działania i jeśli tak to wykonać, je.

a) 2A + B

d) CT D

g) (AB)−1

b) (A − B)C

e) ACD

h) (BC)T

c) DCT

f) (AC)T

i) BT CT

Sprawdzić, czy zachodzą równości: i) AB = BA

l) (A + B)2 = A2 + 2AB + B2

o) (AB)−1 = A−1B−1

j) (AB)T = AT BT

m) A2 − B2 = (A + B)(A − B)

p) (AB)−1 = B−1A−1

k) (AB)=BT AT

n) (A + B)C = AC + BC

r) (B−1)−1 = B

4. Obliczyć

"

#

"

# "

#

2

3 −1 −7

2

3

−1 −7

2

3

−1 −7

a)

b)

c)

3

4

2

3

3

4

2

3

3

4

2

3

Sprawdzić, czy wykonalne są następujące działania i jeśli tak to wykonać, je.

"

#

"

#

"

#

2

3

−1 −7

2

3

−1 −7

2

3

−1 −7

d)

+

e)

+

f)

+

3

4

2

3

3

4

2

3

3

4

2

3

1

5. Rozwiązać układy równań liniowych





2x + 3y + z = 4

2x − y + 3z = 9









x + 2y + 2z = 5

3x − 5y + z = −4







3x + 5y + 2z = 8



4x + 7y + z = 5





x − 2y + 3z = 2

x − 3y + 2z = −1









7x − 16y + 9z = 0

3x − 7y + 13z = 4







5x − 11y + 9z = 3



3x − 5y + 20z = 7





x − 3y + 2z = −1

x + 2y − 3z + t = 1









3x − 10y + 9z = −1

5x + 2y − 4z − 2t = 7







2x − 3y − 7z = −6



4x

− z − 3t = 3

(Zastosować metodę eliminacji niewiadomych, a tam gdzie to możliwe również metodę Cramera) 6. W zależności od parametru a rozwiązać następujące układy równań:



x

+2y

+4z

= 4





(a)

(a − 1)x

+(a + 1)y

+(2a + 2)z

= a + 1





(a + 1)x

+(3a − 1)y

+16z

= 3a + 7



x

+3y

+z

= a + 1





(b)

(a + 1)x

+(4a + 1)y

+(2a − 1)z = 4a + 1





2x

+2ay

+2z

= a + 4



x

+(a + 1)y

+(2a + 3)z

= 0





(c)

2x

+(3a + 1)y

+10z

= 0





x

+2y

+5z

= 0



3x

+5y

+6z

= 8





(d)

(a + 2)x

+(6 + a)y

+(8 + a)z

= 12 + a





(a − 1)x

+5y

+(a + 2)z

= a + 4



ax

+y

+z

= 1





(e)

x

+ay

+z

= a





x

+y

+az

= a2

7. Pewne przedsiębiorstwo produkuje trzy wyroby A, B, C. Nakłady materiałów M1, M2, M3 i pracy P potrzebne do wytworzenia jednostki każdego z wyrobów przedstawia tabelka.

M1 [kg]

M2 [kg]

M3 [kg]

P [godz]

produkt A

3

2

4

3

produkt B

4

6

2

2

produkt C

1

5

5

4

Koszty materiałów wynoszą odpowiednio 5, 4, 6 złkg. Godzina pracy kosztuje 13 zł. Planowane wielkości produkcji wyrobów A, B, C w trzech kolejnych dekadach miesiąca są następujące: I dekada

II dekada

III dekada

produkt A

200

300

400

produkt B

400

500

300

produkt C

300

400

300

2

(a) Obliczyć wielkość zapasów (dla każdej dekady) wszystkich czterech zasobów niezbędnych do produkcji wyrobów A, B, C.

(b) Obliczyć koszty całkowite produkcji w każdej dekadzie.

(c) Zapisać powyższe dane w postaci macierzowej i przeprowadzić obliczenia z wykorzystaniem działań na macierzach.

8. Załóżmy, że wiązka towarowa [x, y] składa się z dwóch wyrobów w ilościach odpowiednio x i y.

Przedstawić na rysunku zbiór wszystkich wiązek towarowych o wartościach a) 20

b) 30

c) 40

d) 50

wiedząc, że cena pierwszego wyrobu wynosi 2, a cena drugiego wyrobu jest równa 5.

9. Pewien zakład produkuje dwa wyroby: I i II. Do produkcji tych wyrobów potrzebne są trzy surowce: S1 , S2 , S3. Nakłady surowców i zyski jednostkowe są następujące: Wyroby

Zasoby

Surowce

I

II

surowca

S1

3

1

18

S2

2

4

40

S3

3

2

24

Zyski jednostkowe

2

3

Należy ustalić plan produkcji zapewniający maksymalny zysk.

10. Narysować wykres przedstawiający zależność wysokości podatku od dochodów podatnika wiedząc, że stawka podatku jest równa 20% przy dochodach 0 -20 000 zł; 30% przy dochodach 20 000 - 40 000 zł; 40% przydochodach powyżej 40 000 zł.

Dla uproszczenia zakładamy, że koszty uzyskania wynoszą 0 zł i podatnik nie korzysta z żad-nych ulg podatkowych. Wysokość podatku dla każdego progu obliczamy według powszechnie obowiązujących zasad.

11. Przy ograniczeniach 2x1 + 3x2 6 30, x1 + 2x2 > 10, x1 > x2, x1 > 0, 4x2 > 2 znaleźć największą i najmniejszą wartość funkcji celu z = x1 + 3x2.

12. Przy ograniczeniach x+y > 8, 10x+6y > 60, 2x+y 6 16, x > 1 znaleźć największą i najmniejszą wartość funkcji celu z = 9x + 7y.

13. Pewien (fikcyjny) system gospodarczy składa się z dwóch gałęzi. Macierz współczynników tego

"

#

0.2

0.6

systemu jest następująca

.

0.4

0.2

Ustalić plan produkcji globalnej tak, aby pierwsza gałąź wytworzyła produkt końcowy wartości 40 tys. zł, a druga 30 tys. zł. (Uwaga! Jednostką pieniężną jest 1 tys. zł.) 14. Załóżmy, że pewien system gospodarczy składa się z trzech gałęzi. Wielkości przepływów mię-

dzygałęziowych przedstawia tabela.

3

Przepływy

P.konc.

P.glob.

1

2

3

di

xi

1

180

0

100

20

300

2

60

150

0

90

300

3

0

60

80

60

200

(a) Obliczyć, o ile wzrosną produkty końcowe w każdej gałęzi, jeżeli produkcje globalne wzrosną o ∆x1 = 30 , ∆x2 = 24 , ∆x3 = 20.

(b) O ile powinny wzrosnąć produkcje globalne poszczególnych gałęzi, jeżeli zażąda się wzrostu produktów końcowych w każdej gałęzi odpowiednio o ∆d1 = 1 , ∆d2 = 2 , ∆d3 = 1.

(c) Ustalić plan produkcji globalnych, tak aby produkty końcowe były równe d1 = 5, d2 = 10, d3 = 8. Jakie będą wtedy przepływy międzygałęziowe?

4