Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Svar till tentan. Del A. Prov i matematik Linj. alg. o geom

Relevanta dokument
(a) Bestäm för vilka värden på den reella konstanten c som ekvationssystemet är lösbart. (b) Lös ekvationssystemet för dessa värden på c.

. b. x + 2 y 3 z = 1 3 x y + 2 z = a x 5 y + 8 z = 1 lösning?

= ( 1) ( 1) = 4 0.

ax + y + 2z = 3 ay = b 3 (b 3) z = 0 har (a) entydig lösning, (b) oändligt många lösningar och (c) ingen lösning.

Modul 1: Komplexa tal och Polynomekvationer

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Sammanfattning av föreläsningarna

4x az = 0 2ax + y = 0 ax + y + z = 0

Chalmers tekniska högskola Datum: kl Telefonvakt: Linnea Hietala MVE480 Linjär algebra S

Eftersom ON-koordinatsystem förutsätts så ges vektorernas volymprodukt av:

TENTAMEN. Matematik 1 Kurskod HF1903 Skrivtid 13:15-17:15 Onsdagen 25 september 2013 Tentamen består av 3 sidor

UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Styf. Exempeltenta med lösningar Programmen EI, IT, K, X Linjär algebra juni 2004

Tentamen 1 i Matematik 1, HF okt 2018, Skrivtid: 14:00-18:00 Examinator: Armin Halilovic

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

. (2p) 2x + 2y + z = 4 y + 2z = 2 4x + 3y = 6

Lösningar till utvalda uppgifter i kapitel 1

29 november, 2016, Föreläsning 21. Ortonormala baser (ON-baser) Gram-Schmidt s ortogonaliseringsprocess

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A. (1 p) (c) Bestäm avståndet mellan A och linjen l.

Studieanvisningar. H. Anton och C. Rorres: Elementary Linear Algebra, 9:e upplagan. Wiley, 2005 (betecknas A nedan).

LÖSNINGAR TILL LINJÄR ALGEBRA kl LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK

x+2y 3z = 7 x+ay+11z = 17 2x y+z = 2

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

Lösningsförslag till skrivningen i Vektorgeometri (MAA702) måndagen den 30 maj 2005

Vektorgeometri. En vektor v kan representeras genom pilar från en fotpunkt A till en spets B.

x + y + z + 2w = 0 (a) Finn alla lösningar till ekvationssystemet y + z+ 2w = 0 (2p)

LYCKA TILL! kl 8 13

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A. t 2

Veckoblad 4, Linjär algebra IT, VT2010

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

===================================================

MVE520 Linjär algebra LMA515 Matematik, del C

Enhetsvektorer. Basvektorer i två dimensioner: 1 1 Basvektorer i tre dimensioner: Enhetsvektor i riktningen v: v v

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI Delkurs

z = 4 + 3t P R = (5 + 2t, 4 + 2t, 4 + 3t) (1, 1, 3) = (4 + 2t, 3 + 2t, 1 + 3t)

Linjära avbildningar. Låt R n vara mängden av alla vektorer med n komponenter, d.v.s. x 1 x 2. x = R n = x n

LÖSNINGAR LINJÄR ALGEBRA LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK

ax + y + 4z = a x + y + (a 1)z = 1. 2x + 2y + az = 2 Ange dessutom samtliga lösningar då det finns oändligt många.

Vektorerna är parallella med planet omm de är vinkelräta mot planets normal, dvs mot

1 Linjära ekvationssystem. 2 Vektorer

SF1624 Algebra och geometri

DEL I. Matematiska Institutionen KTH. Lösning till tentamensskrivning på kursen Linjär algebra II, SF1604, den 15 mars 2010 kl

Lösningsförslag till skrivningen i Vektorgeometri (MAA702) Måndagen den 13 juni 2005

P Q = ( 2, 1, 1), P R = (0, 1, 0) och QR = (2, 2, 1). arean = 1 2 P Q P R

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

Betygsgränser: För betyg. Vem som har. Hjälpmedel: av papperet. Uppgift. 1. (4p) 0. (2p) 3 (2p) Uppgift. 2. (4p) B-2C om. vektor A (1p) b) Bestäm k så

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

2. Lös ekvationen z i = 2 z + 1 och ge i det komplexa talplanet en illustration av lösningsmängden.

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Sammanfattning av föreläsningarna 1-4.

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Datum: 24 okt Betygsgränser: För. finns på. Skriv endast på en. omslaget) Denna. Uppgift. Uppgift Beräkna. Uppgift Låt z. Var god. vänd.

Vektorgeometri för gymnasister

1 som går genom punkten (1, 3) och är parallell med vektorn.

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till modelltentamen DEL A

Lösningar till MVE021 Linjär algebra för I

Del A. Lösningsförslag, Tentamen 1, SF1663, CFATE,

Lösningsforslag till tentamen i SF1624 den 22/ e x e y e z = 5e x 10e z = 5(1, 0, 2). 1 1 a a + 2 2a 4

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

Frågorna 1 till 6 ska svaras med ett kryss för varje korrekt påstående. Varje uppgift ger 1 poäng. Använd bifogat formulär för dessa 6 frågor.

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförsag till modelltentamen

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Veckoblad 1, Linjär algebra IT, VT2010

2+t = 4+s t = 2+s 2 t = s

Föreläsning 13 Linjär Algebra och Geometri I

Vektorgeometri för gymnasister

Där a = (1, 2,0), b = (1, 1,2) och c = (0,3, 1) Problem 10. Vilket är det enda värdet hos x för vilket det finns a och b så att

Linjär algebra och geometri I

Vektorgeometri och funktionslära

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag med bedömningskriterier till kontrollskrivning 1 Måndagen den 29 november, 2010

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

Facit/lösningsförslag

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

2x+y z 5 = 0. e x e y e z = 4 e y +4 e z +8 e x + e z = (8,4,5) n 3 = n 1 n 2 =

Veckoblad 3, Linjär algebra IT, VT2010

Vektorgeometri för gymnasister

14. Minsta kvadratmetoden

Uppgifter, 2015 Tillämpad linjär algebra

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

Linjär algebra och geometri I

Räta linjer i 3D-rummet: Låt L vara den räta linjen genom som är parallell med

Övningar. MATEMATISKA INSTITUTIONEN STOCKHOLMS UNIVERSITET Avd. Matematik. Linjär algebra 2. Senast korrigerad:

Beräkna determinanten för produkten MMM Skissa, och bestäm arean av, det i det komplexa talplanet belägna området

Repetition, Matematik 2 för lärare. Ï x + 2y - 3z = 1 Ô Ì 3x - y + 2z = a Ô Á. . Beräkna ABT. Beräkna (AB) T

Tentamen 1 i Matematik 1, HF1903 Torsdag 22 augusti Skrivtid: 14:00-18:00 Examinator: Armin Halilovic

2x + y + 3z = 4 x + y = 1 x 2y z = 3

Linjär algebra och geometri 1

En vektor är mängden av alla sträckor med samma längd och riktning.

Slappdefinition. Räkning med vektorer. Bas och koordinater. En vektor är mängden av alla sträckor med samma längd och riktning.

x 1 x 2 x 3 x 4 mera allmänt, om A är en (m n)-matris, då ger matrismultiplikationen en avbildning T A : R n R m.

Vektorgeometri för gymnasister

LÖSNINGAR TILL LINJÄR ALGEBRA kl 8 13 LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK. 1. Volymen med tecken ges av determinanten.

Tentamen TMV140 Linjär algebra Z

Studiehandledning till. MAA123 Grundläggande vektoralgebra

Tentamen Matematisk grundkurs, MAGA60

TMV142/186 Linjär algebra Z/TD

1.1 Skriv följande vektorsummor som en vektor (a) AB + BC (b) BC + CD + DA.

KOKBOKEN 1. Håkan Strömberg KTH STH

Övningstenta 8. ax+2y+z = 2a 2x (a+2)y = 4 2(a+1)x 13y 2z = 16. Problem 3. Lös matrisekvationen AX BX = C. då A = 0 1

Övningstentammen 1. 3x 2 3x+a = 0 ax 2 2ax+5 = 0

Preliminärt lösningsförslag

Linjär Algebra M/TD Läsvecka 2

Transkript:

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf Prov i matematik Linj. alg. o geom. 1 2011-05-07 Svar till tentan. Del A 1. För vilka värden på a är ekvationssystemet { ax + y 1 2x + (a 1y 2a lösbart? Svar. Koefficientmatrisen har determinanten a 1 2 a 1 a2 a 2 (a + 1(a 2 Om a 1, 2 är determinanten nollskild, vilket medför att systemet är entydigt lösbart för varje högerled. Om a 1 blir ekvationssystemet { x + y 1 x + y 1. 2x 2y 2 I detta fall har vi alltså oändligt många lösningar. Om, slutligen, a 2 blir systemet { 2x + y 1 2x + y 4 Subtraherar vi den första ekvationen från den andra så får vi den orimliga ekvationen 0. Systemet saknar därför lösningar i detta fall. 2. Bestäm, när den existerar, inversen till matrisen ( a 1 A 2 a 1 (2 Svar. I problem 1 såg vi att det(a a 2 a 2 (a + 1(a 2. Matrisen är alltså inverterbar om och endast om a 1, 2. Enligt en bekant formel ges inversen av ( A 1 1 a 1 1 a 2 a 2 2 a 1 ( 1 a 1 2 + a a 2 2 a Alternativt får vi inversen genom att lösa matrisekvationen AX I: ( a 1 1 0 2 a 1 ( 2a 2 2 0 2 a 1 ( 0 2 + a a 2 2 a 2 a 1

( 0 2 + a a 2 ( 2 a 0 2 + a a 2(2 + a a 2 (a 1(2 + a a 2 0 2 + a a 2 2 2 a 2(2 + a a 2 0 2(1 a 2 ( 2 + a a 2 a 1 0 2 + a a 2 2 a Den sista matrisen ger A 1 1 ( 1 a 1 2 + a a 2 2 a. Lös ekvationen 1 x 1 x 1 1 0. Svar. Med hjälp av determinanträknereglerna får vi 0 1 x 1 x 1 1 1 x 1 x 0 x 1 (1 x x 1 1 1 (1 x 0 x 1 0 0 x + 1 Ekvationen har därför rötterna x 1 1, x 2 0, x 1. 0 x 1 1 1 1 (1 x(x(x + 1 4. Bestäm arean av triangeln med hörn i punkterna ( 1, 0, (1, 2 och (2, 1. Svar. Vektorn från ( 1, 0 till (1, 2 är u (2, 2 T. Vektorn från ( 1, 0 till (2, 1 är v (, 1 T. (1, 2 ( 1, 0 u v (2, 1 Arean av triangeln är hälften av arean av parallellogrammen som spänns upp av u och v. Vi har det(u, v 2 2 1 2 6 4, vilket ger oss arean 1 2 det(u, v 2. 5. Bestäm arean av triangeln med hörn i punkterna (0, 1, 0, (1, 1, 2 och (1, 2,.

Svar. Vektorn från (0, 1, 0 till (1, 1, 2 är u (1, 2, 2 T. Vektorn från (0, 1, 0 till (1, 2, är v (1,, T. Arean av triangeln är hälften av arean av parallellogrammen som spänns upp av u och v. Vi har i j k u v 1 2 2 j + k, 1 vilket ger oss arean 1 2 u v 1 2 2. 6. Låt L vara linjen med ekvationen x + 2y 0. Skriv vektorn w 4i + 7j som en summa w u + v, där u är parallell med L och v är vinkelrät mot L. Svar. En vektor parallell med L är a 2i j. Vi har då och u w a a a a 8 7 a a 6i + j 4 + 1 v w u ( 4i + 7j ( 6i + j 2i + 4j En kontroll, som man bör göra, visar att v u. ( 4, 7 v L w ( 6, u 7. Låt L vara linjen i föregående uppgift. Bestäm avståndet från punkten ( 4, 7 till L. Svar. Det sökta avståndet är lika med v 2 5, där v är vektorn i föregående problem. Alternativt ges avståndet av ( 4 + 2(7 1 + 4 2 5. 8. Låt Π vara planet med ekvationen x + y z 0. Bestäm avståndet från punkten (2, 2, 1 till Π.

Svar. Avståndet ges av (2 + (2 (1 1 + 1 + 1. 9. Π är planet i föregående uppgift. Vilken punkt på Π ligger närmast punkten (2, 2, 1? Svar. Räta linjen genom punkten (2, 2, 1 som går vinkelrätt mot planet x + y z 0 har ekvationen (x, y, z (2, 2, 1 + t(1, 1, 1 (2 + t, 2 + t, 1 t Linjen skär planet i punkten som ges av Den sökta punkten ges därför av 0 (2 + t + (2 + t (1 t + t t 1 (x, y, z (2 1, 2 1, 1 + 1 (1, 1, 2 10. Bestäm elementära matriser E 1, E 2, E sådana att E E 2 E 1 A I där A ( 5 2 1 Svar. Vi påminner om att en elementär matris erhålls genom att man gör en radoperation på enhetsmatrisen. Om matrisen A 1 fås genom en radoperation på A så gäller A 1 E 1 A, där E 1 är en elementär matris. Vi har i detta fall ( ( ( 1 2 5 2 1 0 E 1 A A 1 1 1 ( ( ( 1 0 1 0 1 0 E 2 A 1 A 2 där E 1 E A 2 ( 1 2 1 ( 1 0 1 ( 1 0 E 2 ( 1 0 1 ( 1 0 E I ( 1 0 Av detta följer genast att E E 2 E 1 A I (vilket, för övrigt, innebär att A 1 E E 2 E 1. 11. Bestäm en ekvation för planet, genom origo, som innehåller linjen x 1 y z. Svar. Varje plan genom origo har en ekvation av typen 0 Ax + By + Cz. Alla punkter (x, x 1, x 1, x R ligger i planet, vilket ger oss 0 Ax + B(x 1 + C(x 1 (A + B + C x (B + C Detta gäller för alla x R om och endast om 0 A + B + C B + C, vilket ger A 0 och C B, där B är ett godtyckligt nollskilt tal. Väljer vi B 1 så får vi ekvationen 0 y z, för planet.

12. Bestäm en ekvation för planet genom punkterna ( 1, 0, 0, (0, 1, 0 och (0, 0, 1. Svar. Varje plan har en ekvation av typen Ax + By + Cz D. Då alla tre punkterna ( 1, 0, 0, (0, 1, 0 och (0, 0, 1 ska uppfylla ekvationen får vi D A A D D B B D D C C D där D är ett godtyckligt nollskilt tal. Med D 1 får vi ekvationen x y + z + 1 0, för planet. Del B 1. (a Visa att matrisen A är inverterbar och bestäm inversen A 1. (b Lös matrisekvationen X 1 1 2 1 1 0 1 2 1 1 2 1 1 0 1 2 ( 1 1 0 1 1 2 Svar. (a Vi löser matrisekvationen AX I (skriven på formen (A I: 1 1 2 1 0 0 0 0 2 1 1 0 6 6 0 0 6 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 6 6 0 2 2 1 2 0 0 0 1 1 0 0 6 0 6 6 0 0 6 0 0 6 0 5 2 0 0 6 0 Av den sista matrisen framgår att A 1 1 6 6 0 0 1 2 0 6 0 5 2 0 0 6 0 1 2 5 2 0 Eftersom vi fann inversen är naturligtvis A inverterbar. (b Matrisekvationen är av formen XA B och har därför (den entydiga lösningen X BA 1, alltså X 1 ( 1 2 1 1 0 5 2 1 ( ( 0 6 0 0 1 0 6 1 1 2 6 6 0 0 0 0

14. Låt L 1 vara skärningslinjen mellan planen x + z 1 och y z 2. Låt L 2 vara skärningslinjen mellan planen x + y och y + z 2. Bestäm avståndet mellan L 1 och L 2. Svar. L 1 beskrivs av ekvationerna 1 x y + 2 z. En punkt på L 1 är (1, 2, 0 och en vektor parallell med L 1 är v 1 ( 1, 1, 1. L 2 beskrivs av ekvationerna x y 2 z. En punkt på L 2 är (, 0, 2 och en vektor parallell med L 2 är v 2 (1, 1, 1. En vektor som är vinkelrät mot båda linjerna är v 1 v 2 i j k 1 1 1 1 1 1 2i + 2j En annan vektor som är vinkelrät mot båda linjerna är n i + j. Vektorn från (1, 2, 0 till (, 0, 2 är w 2i + 2j + 2k. Avståndet mellan L 1 och L 2 ges av w n n 4 2 2 2. 15. Π är planet med ekvationen x y z 1 och w AB, där A (1, 0,, B (2, 1, 0. Skriv vektorn w som en summa w u + v, där u är parallell med Π och v är vinkelrät mot Π. Svar. En normal till planet är n i j k och w i + j k. Det är klart att v är projektionen av w längs n, alltså Vi får sedan v w n n n n n n i j k u w v (i + j k (i j k 2j 2k. Även denna gång bör vi kontrollera att u v. Vi har u v 0 2 + 2 0. 16. Bestäm standardmatrisen för den linjära avbildning T som geometriskt kan beskrivas som speglingen i planet x y 2z 0. Bestäm alla vektorer v sådana att T(v v. Svar. En normalvektor till planet är n (1, 1, 2 t. Standardmatrisen för den ortogonala projektionen längs n är därför Q nnt n n 1 6 1 1 2 (1, 1, 2 1 6 1 1 2 1 1 2 2 2 4

Standardmatrisen S, för T, fås nu som S I 2Q 1 0 0 0 0 + 1 0 0 1 1 2 1 1 2 2 2 4 1 2 1 2 1 2 2 2 2 1 För säkerhets skull kontrollerar vi att S 2 I: S 2 1 2 1 2 1 2 2 9 2 2 1 1 9 0 0 0 9 0 I 9 0 0 9 2 1 2 1 2 2 2 2 1 T(v v om och endast om v är vinkelrät mot planet. Vektorn v är vinkelrät mot planet om och endast om den är parallell med n, alltså om och endast om v t(i j 2k för något tal t.