ALGEBRA LINIOWA z GEOMETRIA ANALITYCZNA, 2011

‘

‘

WYMAGANIA EGZAMINACYJNE

1. Liczby zespolone, liczba i. Postać algebraiczna i trygonometryczna. DziaÃlania na liczbach zespolonych. WÃlasności liczb zespolonych, moduÃlu i sprzeżenia. Potegowanie i pier-

‘

‘

wiastkowanie, wzór de Moivre’a, pierwiastki z jedynki.

Umiejetności: obliczenia z użyciem liczb zespolonych i z wykorzystaniem ich wÃlasności.

‘

Użycie wzoru de Moivre’a do obliczania potegi, obliczanie pierwistków.

‘

2. Definicja przestrzeni wektorowej. PrzykÃlady. Podprzestrzeń liniowa. Kombinacja liniowa wektorów. Liniowa zależność i niezależność wektorów. Baza i wymiar przestrzeni i podprzestrzeni. WspóÃlrzedne wektora w bazie. PrzykÃlady przestrzeni liniowych wymiaru

‘

nieskonczonego.

Umiejetności: Sprawdzanie czy dany ukÃlad wektorów jest niezależny liniowo, czy jest baza

‘

‘

(przy pomocy macierzy i wyznaczników).

3. PrzeksztaÃlcenia liniowe (homomorfizmy). Izomorfizmy przestrzeni liniowych. Jadro i obraz

‘

przeksztaÃlcenia liniowego.

Umiejetności: Wyznaczanie obrazu wektora znajac wartości na wektorach pewnej bazy.

‘

‘

4. Macierze, dziaÃlania na macierzach. Macierz przeksztaÃlcenia liniowego w danych bazach.

Macierz przeksztaÃlcenia liniowego R n → R m w bazach standardowych.

Umiejetności: Wykonywanie dziaÃlań na macierzach: dodawanie, mnożenie przez skalar,

‘

iloczyn. Sprawdzanie wykonywalności mnożenia macierzy. Wyznaczanie macierzy przeksztaÃlcenia liniowego.

5. Grupa permutacji zbioru 1,2,3,...,n. Cykl k-wyrazowy, rozkÃlad permutacji na cykle, trans-pozycje. Inwersja. Parzystość i znak permutacji.

Umiejetności: Obliczanie zÃlożenia permutacji. Oblicznie znaku permutacji.

‘

6. Wyznacznik macierzy kwadratowej. WÃlasności wyznacznika, operacje elementarne. Roz-winiecie Laplace’a. Macierz odwrotna. Rzad macierzy.

‘

‘

Umiejetności: Obliczanie wyznaczników. Użycie operacji elementarnych do wyznaczania

‘

wyznacznika i rzedu macierzy. Wyznaczanie macierzy odwrotnej.

‘

7. Standardowy iloczyn skalarny w R n. Iloczyn wektorowy i mieszany w R3 . Objetość.

‘

Umiejetności: Obliczanie iloczynu skalarnego wektorów. Obliczanie iloczynu wektorowego

‘

i mieszanego wektorów w R3 . Obliczanie objetości równolegÃlościanów, graniastosÃlupów i

‘

czworościanów w R3 .

8. UkÃlady równan liniowych. UkÃlady Cramera, ukÃlady jednorodne. Istnienie rozwiazan ukÃladu, twierdzenia Kroneckera-Capelliego. Rozwiazywanie ukÃladw

‘

‘

rwna. Metoda eliminacji Gaussa.

Umiejetności: Sprawdzanie istnienia rozwiazań i rozwiazywanie ukÃladów równań liniowych.

‘

‘

‘

Wyznaczanie liczby rozwiazań i zbioru rozwiazań, liczby parametrów zbioru rozwiazań.

‘

‘

‘

Powyżej wyliczone sa pojecia i twierdzenia, których znajomość na egzaminie jest warun-

‘

‘

kiem koniecznym uzyskania oceny pozytywnej.

Wymagane bedzie: znajomość definicji pojecia oraz przykÃladów pozytywnych i negaty-

‘

‘

wnych, sformuÃlowania twierdzenia lub opisu metody, a także umiejetność przeprowadzenia

‘

wyliczeń.

Do każdego tematu podane zostaÃly umiejetności wymagane na egzaminie. Umiejetności

‘

‘

te beda potrzebne przede wszystkim na cześci pisemnej egzaminu.

‘ ‘

‘

1

Literatura: G. Banaszak, W. Gajda - Elementy algebry liniowej; B. Gleichgewicht - Algebra, podrecznik dla kierunków nauczycielskich studiów matematycznych; A. Mostowski, M. Stark -

‘

Algebra liniowa; M. Stark - Geometria analityczna; J. Rutkowski - Algebra liniowa w zadaniach; Guściora, Sadowski - Repetytorium z algebry liniowej.

Lista zadań 19.12.2011

WYKÃLAD: UkÃlady równań liniowych. UkÃlady Cramera, wzory Cramera na rozwiazania. Tw.

‘

Kroneckera - Capelliego. UkÃlady jednorodne. UkÃlady niejednorodne, zbiór rozwiazań, zaleno od

‘

parametrw. Rozwiazywanie ukÃladów równań liniowych metoda eliminacji niewiadomych.

‘

‘

ZADANIA





0

1

0

1. Wyznacz macierz odwrotna do macierzy 1

0

0 .

‘

0 − 1 2

2. Dla jakich wartości parametru p poniższy ukÃlad jest ukÃladem Cramera?

a) x − y + 3 z = 5 , 3 x − y − pz = 1 , x + py + z = 7; b) px − y − 2 z = 3 , x + 2 y + z = 1 , x − y + pz = p.

3. Sprawdź, że nastepujace ukÃlady równań liniowych se ukÃladami Cramera i wyznacz ich

‘

‘

‘

rozwiazania:

‘

a) x − 7 y = 2 , 2 x + 3 y = 5; b) x + 4 y = 2 , x + 5 y = 6 , 2 x + 10 y + 6 z = 12; c) x + y + z + v = 10 , x − y − z + v = 0 , x + 2 y − v = 1 , 2 y + z + v = 13 .

4. Wyznacz rozwiazania nastepujacych ukÃladów równań:

‘

‘

‘

i) x − y + 2 z = 2 , −x + z = 1 , x + y = − 1; ii) x − y + 2 z = 2 , −x + z = 1 , −x − 2 y + 5 z = 7; iii) x − y + 2 z = 2 , −x + z = 1 , x − 3 y + 8 z = 1; iv) x − y + 2 z = 2 , −x + z = 1 , −y + 3 z = 3 , 2 x − y + z = 1 .

5. Sprawdź, czy ukÃlad równań

−x + y + z − 3 w = 1 , x + z − w = − 1 , x + 2 y + 5 z − 7 w = − 1 , − 3 x + y − z − w = 3 .

ma rozwiazanie. Jeśli tak, to wyznacz liczbe parametrów zbioru rozwiazań tego ukÃladu.

‘

‘

‘

Wyznacz te rozwiazania.

‘





2

− 1

6. Niech T bedzie przeksztaÃlceniem liniowym R2 → R3 zadanym macierza  − 1

0  . Wyz-

‘

‘

1

1

nacz zbiór T − 1 v, gdzie v jest wektorem:





 

1

3

a)  2  ; b) 0 .

− 7

1

7. Dany jest ukÃlad równań: x−y+ z = 1 , −y−z = 2 . Napisz trzecie równanie z niewiadomymi x, y, z takie, że otrzymany ukÃlad równań jest:

a) sprzeczny; b) ma dokÃladnie jedno rozwiazanie ; c) ma nieskończenie wiele rozwiazań.

‘

‘

2

8. Wyznacz rzad macierzy:



‘







0

− 1 1

2

− 1 0

0

a)  − 1

2

0 , b)  − 1

0

3

0  .

1

− 4 2

1

1

1 − 1

9. Wyznacz rzad podanej macierzy w zależności od parametru p ∈ R :

‘





3 1

1

4





 p 4 10 1

1 7 17 3 .

2 2

4

3

10. Określ liczbe rozwiazań nastepujacego ukÃladu równania w zależności od parametru p ∈ R :

‘

‘

‘

‘

a) x + py − z = 1 , 2 x − y + pz = 0 , x + 10 y − 6 z = p.

11. Podaj przykÃlad ukÃladu 3 równań z trzema niewiadomymi takiego, że: a) zbiór rozwiazań jest zbiorem pustym;

‘





1

b) jedynym rozwiazaniem jest wektor  − 1 ;

‘

3



 



2

2

c) do zbioru rozwiazań należa wektory  0  ,  − 1 .

‘

‘

− 1

0

12. Czy prawda jest, że:

‘

a) ukÃlad równań liniowych ma dokÃladnie jedno rozwiazanie wtedy i tylko wtedy, gdy liczba

‘

niewiadomych równa jest liczbie równań;

b) ukÃlad równań liniowych ma dokÃladnie jedno rozwiazanie wtedy i tylko wtedy, gdy jest

‘

to ukÃlad Cramera;

c) ukÃlad równań liniowych ma dokÃladnie jedno rozwiazanie wtedy i tylko wtedy, gdy ukÃlad

‘

ten jest równoważny ukÃladowi Cramera;

d) macierz A ma wyznacznik dodatni wtedy i tylko wtedy, gdy dla dowolnej macierzy odwracalnej B macierz BAB− 1 ma wyznacznik dodatni.

13. Wykonaj dziaÃlania na liczbach zespolonych:

a) i( − 2 + i) + (1 − 2 i)( − 1 − i)2; b) − 2+7 i .

1+3 i

14. Znajdź pierwiastki zespolone równania x 2 − x + 2 = 0 .

15. Jaki zbiór tworza na pÃlaszczyźnie R2 punkty odpowiadajace liczbom zespolonym speÃlniajacym

‘

‘

‘

warunek:

a) |z| > 1; b) |z − 1 + i| = 2; c) Re z ≥ 1; d) z = z.

√

16. Przedstaw w postaci trygonometrycznej nastepujace liczby zespolone: − 1 + i 3; 1 − i.

‘

‘













1

0

− 3

17. Oblicz iloczyn mieszany ( vwz); gdzie v =  − 2 , w =  − 1 , z =  2  . Oblicz 1

2

0

objetość równolegÃlościanu w R3 rozpietego przez wektory v, w, z. Wylicz objetość cz-

‘

‘

‘

worścianu, którego wierzchoÃlkami sa punkty: (1 , − 1 , 0); (2 , − 3 , 2); (1 , 0 , 1); (2 , − 2 , − 1) :

‘

18. Wyznacz znak permutacji: (2316574); (7143265) .

3





0

2

0







0

1

− 1 0

2 − 1 2

19. Dane sa macierze: A = 



1 − 1

2

0 . Który z iloczynów AB, BA

‘

1

0

1 , B =

1

0

− 4 1

2

1

1

jest określony? Oblicz ten, który istnieje. Czy otrzymana macierz ma wyznacznik? Jeśli tak, to oblicz go. Czy macierz ta ma odrotna? Jeśli tak, to oblicz ja.

‘

‘





1

t

0

20. Wyznacz te wartości parametru t, dla których macierz  − 2 − 1

t  jest odwracalna.

2

1

− 1

Nastepne wykÃlady: 9-11.01.2012. I termin egzaminu: 31.01.2012, godz. 10. II termin

‘

15.02.2012

4