Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

методичка_линейка _2_

.pdf
Скачиваний:
17
Добавлен:
10.11.2020
Размер:
1.52 Mб
Скачать

Тестовые задания

1. Какого способа разложения на множители не существует? Варианты ответов:

а) с помощью формул сокращённого умножения; б) с помощью теорем нахождения корней квадратного уравнения; в) схема Горнера; г) вынесение за скобки общего множителя.

2. Выберете верное разложение многочлена f ( х)

= 2x3 6x 4 на

множители

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варианты ответов:

 

 

 

 

 

 

 

а) 2 ( х +1)2 ( х 2) ;

 

 

 

 

 

 

 

б) 2 ( х+1)( х 2)2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

в) 2 ( х +1)( х 2) ( х 1) ;

 

 

 

 

 

 

 

г) 2( х 1) ( х 2)2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Найдите коэффициент А в разложении

 

 

х2 4

 

=

 

А

+

В

 

+

С

 

 

(х + 3)2 (х

 

 

 

х +

 

 

 

 

 

2) ( х + 3)2

 

3 х 2

 

Варианты ответов:

 

 

 

 

 

 

 

а) -1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) 2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в) 4;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г) -2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Остаток от деления многочлена f ( x) = x3 8x 7

на x + 3 равен

Варианты ответов:

 

 

 

 

 

 

 

а) -10; б) -4; в) 5; г) 4.

60

5. Закончите утверждение. Кратность корня многочлена f (x) = аn xn +... + а1x + а0 называется:

Варианты ответов:

а) степень многочлена n;

б) натуральное число k такое, что многочлен f (x) делится на

( х а)k и на ( х а)k +1 ;

в) натуральное число kтакое, что многочлен f (x) делится

на( х а)k , но не делится на ( х а)k +1 ; г) нет правильного ответа.

6. Известно, что один из корней многочлена

f ( x) = x4 + x3 + x2 4x +10 равен числу1 +i . Какое из следующих чисел обязано быть корнем этого многочлена:

Варианты ответов:

а) 1;

б) 1 + 2i ; в) 1 i ;

г) нет правильного ответа.

7. Известно, что один из корней многочлена равен числу2 3i . Какое из следующих чисел обязано быть корнем этого многочлена: Варианты ответов:

а) 2;

б) 2 +3i ; в) 3 i ;

г) нет правильного ответа.

8. Укажите корень многочлена f ( x) = x4 + x3 + x2 4x +1 Варианты ответов:

а) 1;

б) 1 + 2i ; в) 1 i ;

г) нет правильного ответа.

8. Укажите многочлен, корнем которого является число i: Варианты ответов:

61

а) f ( x) = x4 x3 + 5x2 4x + 2 ; б) f ( x) = x3 x2 4x +1;

в) f ( x) = 2 x5 + x3 x2 4 x +1 ; г) f ( x) = x3 + x2 + x +1 .

9. Остаток от деления многочлена

f ( x) = x4 + 2x3 8x2 + x 7 на x 2 равен Варианты ответов:

а) -10; б) -4; в) 5; г) 4.

10. Выберете верное разложение многочлена f (х) = 3x2 9x + 6 на

множители Варианты ответов:

а) 3(х 1)(х 2);

б) 3(х+ 1)(х 1);

в) 3(х +2)(х 1) ;

г) 3 (х 1)(х 2).

Тематика рефератов

1.Теорема Гаусса

2.Методы разложения многочлена на множители.

3.Нахождение корней многочленов.

62

СМЫСЛОВОЙ МОДУЛЬ II ВЕКТОРНЫЕ ПРОСТРАНСТВА И ЭЛЕМЕНТЫ

АНАЛИТИЧЕСКОЙ ГЕОМЕТРИИ

ТЕМА 5

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ВЕКТОРЫ И ДЕЙСТВИЯ НАД НИМИ

 

 

 

 

 

5.1.Основные понятия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вектором называется направленный отрезок

 

,

в котором

 

 

 

 

 

AB

точка A рассматривается как начало, а точка B как его конец.

 

 

 

 

 

Проекцией вектора

 

 

 

на ось U называется длина вектора

 

 

 

 

 

AB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

B

проекции точек A

и B на ось U

(основания

 

A

B

где A и

 

перпендикуляров, проведенных из точек A и B на ось U ):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прU AB =

 

 

 

.

 

 

(5.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проекция вектора на ось равна его модулю, умноженному на

косинус угла наклона вектора к этой оси:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прU

 

=

 

 

 

 

× cos ϕ ,

(5.2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

a

где ϕ - угол наклона вектора

 

к оси U .

 

 

 

 

а

 

 

 

 

Замечание. Если направление вектора совпадает с направлением оси, то берем полученное значение со знаком “+”, в противоположном случае со знаком “–”.

Координатами вектораa называются проекции этого вектора на оси координат:

ax = прx a , ay = прy a , az = прz a

и записываются:

 

 

 

 

= (ax , a y , az ) или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= axi

+ a y j + az k .

(5.3)

 

 

 

a

a

Координаты вектора

 

равны разностям соответствующих

AB

координат его конца B(xB , yB , zB ) и начала A(xA , y A , z A ), т.е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= (xB - xA , yB - y A , zB - z A ).

(5.4)

 

 

 

 

 

 

 

AB

Длиной (модулем) вектора

 

называется длина отрезка AВ

AB

 

 

 

 

 

 

 

и обозначается

 

 

 

 

 

. Длина (модуль) вектора

 

= (ax , a y , az )

равна

AB

 

 

a

корню квадратному из суммы квадратов его координат:

 

63

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ax2 + a y2 + az2 .

(5.5)

 

 

 

a

Коллинеарными называются два параллельных или лежащих на одной прямой вектора. Векторы коллинеарны тогда и только

тогда, когда

их

 

координаты

пропорциональны,

т.е. векторы

 

 

= (xa , ya , za )

и

 

= (xb , yb , zb )

коллинеарны, если

выполняется

 

 

b

a

соотношение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xb

=

yb

=

zb

.

(5.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xa

ya

 

za

 

Нулевым вектором 0 называется вектор, длина которого равна нулю. Этот вектор считается коллинеарным любому вектору.

Единичным вектором (ортом) называется вектор, длина которого равна единице.

Компланарными называются три вектора и более векторов, если они, будучи приведены к общему началу, лежат в одной плоскости.

Равными называются два коллинеарных вектора, имеющих одинаковые направления и одинаковые длины.

Противоположными называются два коллинеарных вектора одинаковой длины и противоположных по направлению. Вектор, противоположный вектору a есть вектор ( a ), т.е.

 

 

 

=

 

 

 

,

(

 

) =

 

.

 

 

(5.7)

 

a

 

 

a

 

a

a

Пример. При каком значении k

векторы

 

= ( k; 2)

и

 

= (5; 6)

 

b

a

будут коллинеарными?

Решение. Для того, чтобы векторы были коллинеарными, необходимо, чтобы их координаты были пропорциональны, т.е.

xb

= yb

 

xa

 

ya

.

(5.8)

Подставим координаты векторов в это соотношение:

5 = 6 , k 2

тогда

k = 10 = − 5 .

6 3

64

 

 

Пример. Даны точки

A(2; 1; 5),

B (1; 2; 4). Найти проекцию

вектора

 

 

на ось U , если известно,

что вектор и ось образуют

 

AB

между собой угол в60 o .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

× cos ϕ .

В нашем

случае

 

 

=

 

, ϕ = 60o .

Найдем

 

 

 

 

 

 

 

AB

прU

 

 

 

 

a

a

a

координаты

вектора

 

 

.

 

 

 

 

По

формуле

a

 

 

 

 

a = AB = (xB - xA , yB - y A , zB - z A ), получим, что

a = AB = (1; 1; 1).

Определим длину вектора:

a = AB = ax2 + a2y + az2 = (1)2 + (1)2 + (1)2 = 3 .

Итак,

 

 

=

 

 

 

×cosφ =

 

×cos 60o =

 

3

.

 

 

 

 

 

 

прU

 

 

 

 

3

a

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

5.2. Линейные операции над векторами

 

 

 

 

 

 

 

 

Суммой двух векторов

 

и

 

 

называется

вектор

 

=

 

+

 

,

 

b

b

a

 

c

a

который идет из начала вектора a в конец вектора b , при условии, что начало вектора b приложено к концу вектора a . При сложении векторов их координаты складываются, т.е. если a = (xa , ya , za ),

b = (xb , yb , zb ), то

 

 

=

 

+

 

= (xa + xb , ya + yb , za + zb ).

 

 

 

 

b

(5.9)

c

a

Суммой векторовa1 , a2 ,..., an называется вектор a , идущий из начала вектора a1 в конец вектора an , при условии, что начало вектора a2 приложено к концу вектора a1 , начало вектора a3 к концу вектора a2 , и т.д. пока не дойдет до вектора an .

Если a1 = (x1 , y1 , z1 ), a2 = (x2 , y2 , z2 ),…, an = (xn , yn , zn ), то

a = a1 + a2 +... + an = (x1 + x2 +... + xn ; y1 + y2 +... + yn ; z1 + z2 +... + zn ).

65

a2 a3 a4

a1

a2 a3 a4 a1

a

Замечание. Если конец вектора an совпадает с началом вектора a1 , то сумма

a1 + a2 + ... + an = 0 и вектор a является нулевым.

Разностью векторовb и a называется вектор c = b a , который в сумме с вектором a составляет вектор b .

Разностью двух векторов, приведенных к общему началу, является вектор, идущий из конца вычитаемоговектора в конец уменьшаемого”.

При вычитании векторов их координаты вычитаются, т.е. если

a = (xa , ya , za ), b = (xb , yb , zb ), то

c = b a = (xb xa , yb ya , zb za ).

Произведением вектора

 

на числоα

называется

вектор,

a

который коллинеарен вектору

 

, имеет

 

длину

 

α

 

×

 

 

 

 

 

 

,

и

a

 

 

 

a

 

направление такое же как у вектора

 

, если

 

α > 0 ,

и

a

 

противоположное, если α < 0 . При умножении вектора a = (x, y, z ) на число α координаты вектора умножаются на это число, т.е.

 

 

 

= (αx, αy, αz ).

(5.10)

c

a

Свойства линейных операций над векторами

1.a + b = b + a .

2.(a + b )+ c = a + (b + c ).

3.(λ + μ)a = λa + μa .

4.λ × (μ × a )= (λ × μ)× a .

5.λ(a + b )= λa + λb .

6.a + (a )= 0 .

7.a + 0 = a .

66

 

Разложение векторов по базису

 

 

Пусть

x1 , x2 , ..., xn -

векторы пространства R;

c1 , c2 , ...,cn -

скаляры,

тогда

вектор

x = c1 x1 + c2 x2 +... + cn xn

называется

линейной комбинацией векторов x1 , x2 , ..., xn .

 

 

Если

вектор

x = c1 x1 + c2 x2 +... + cn xn равен нулю тогда и

только тогда, когда

все числа

c1 = c2 = ... = cn = 0 ,

то

говорят, что

векторы x1 , x2 , ..., xn линейно независимы.

 

 

Если вектор x = c1 x1 + c2 x2 +... + cn xn равен нулю и среди чисел

c1 , c2 , ..., cn

есть хотя бы одно, отличное от нуля, то говорят, что

векторы x1 , x2 , ..., xn линейно зависимы.

 

 

Теорема 1.

Если

векторы

x1 , x2 , ..., xn ,

принадлежащие

пространству R , линейно зависимы, то по крайней мере, хотя бы один из них является линейной комбинацией остальных.

Если нам задана в трехмерном пространстве система декартовых прямоугольных координат, то вместе с нею мы будем рассматривать тройку векторов, которую обозначим символами

i , j, k . Эти векторы определяются следующими условиями:

1)вектор i лежит на оси Ox , вектор j на оси Oy , вектор k на оси Oz ;

2)каждый из векторов i , j, k направлен на своей оси в положительную сторону;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1,

 

 

 

 

=1,

 

 

 

=1.

3) векторы i

,

 

j, k - единичные, т.е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

j

k

 

 

Любой

 

 

вектор в

пространстве

 

 

может

 

быть выражен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при помощи линейных операций. Представление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

черезi

,

j, k

вектора

 

 

 

 

 

в

 

виде

суммы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λi

+ μj k

называется

разложением

 

a

 

вектора

 

 

 

 

 

 

 

 

по

базису

 

 

 

 

 

 

Числа

λ, μ, ν

называются

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i , j, k .

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициентами этого разложения; векторы λi

,

μj, ν k

называются составляющими (или компонентами) вектора

 

 

по

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

базису i

, j, k .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема 2.

Каким бы ни был вектор

 

 

 

, он всегда может быть

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

быть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разложен по базису i

, j, k , т.е. может

 

 

 

 

 

 

 

 

 

67

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

представлен в виде

a = Xi +Yj + Z k

Коэффициенты этого разложения определяются как проекции вектора на координатные оси, т.е.

X = прx a , Y = прy a , Z = прz a .

Замечание. Разложение векторов можно производить не только по базису i , j, k .

Замечание. Три вектора a1 = (x1 , y1 , z1 ), a2 = (x2 , y2 , z2 ), a3 = (x3 , y3 , z3 ) могут являться базисом пространства R3 , если определитель, составленный из координат этих векторов будет не равным нулю, т.е.

x1 x2 x3

y1 y2 y3 ¹ 0 .

z1 z2 z3

Теорема 3. Каким бы ни был вектор a , он всегда может быть выражен в виде линейной комбинации векторов

a1 , a2 , a3 , т.е.

a = λa1 + μa2 a3 .

Такое выражение вектора a называется разложением его по базису a1 , a2 , a3 .

Например, если требуется разложить вектор a = (x, y, z ) по

базису a1 = (x1 , y1 , z1 ), a2 = (x2 , y2 , z2 ), a3 = (x3 , y3 , z3 ), т.е. представить в виде: a = λa1 + μa2 a3 , следует выполнить такие действия:

1) проверить, действительно ли векторы a1 , a2 , a3 образуют базис в пространстве R3 , т.е.

 

x1

x2

x3

 

D =

y1

y2

y3

¹ 0 ;

 

z1

z2

z3

 

2) Найти λ, μ, ν из системы

λx + μx

2

+νx

3

= x

 

1

 

 

 

λy1 + μy2 +νy3 = y

 

 

+ μz2

+νz3 = z

λz1

68

3)

Представить

 

в виде

 

= λ

a1 + μ

 

2

 

3

(в базисе

 

 

 

 

2 ,

 

3 вектор

a

a

a

a

a1 ,

a

a

 

 

 

 

 

будет иметь координаты

 

= {λ, μ, ν}).

 

 

 

 

a

a

 

 

 

Пример.

Показать, что векторы

a1 = (1; 3; 4),

 

2 = (2; 1; 1),

 

 

 

a

 

 

3

= (1; 4; 3)

образуют трехмерный базис и найти координаты

a

вектора

 

= (5; 6; 11) в этом базисе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

- 2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

D = 3

1 - 4 = 42 ¹ 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-1 3

Определитель не равен нулю, т.е.

векторы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

образуют

a1 , a2 , a3

трехмерный базис.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Для вычисления координат вектора

 

 

в этом базисе составим

a

систему линейных уравнений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ - 2μ +

ν =

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3λ + μ - 4ν = - 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4λ - μ + 3ν =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 - 2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 5 1

 

 

 

1 - 2 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

λ =

1

 

 

- 6 1 - 4

 

= 1 ,

μ =

1

 

 

3 - 6 - 4

= -1, ν =

1

 

 

3 1 - 6

 

= 2 .

 

 

 

 

 

 

42

 

 

 

11 -1 3

 

 

 

 

 

42

4 11

3

 

42

 

4 -1 11

 

 

3) Таким

образом,

 

=

a1

 

2 + 2

 

3 .

То

есть вектор

 

в базисе

a

a

a

a

 

 

 

 

 

 

 

имеет координаты:

 

= {1; 1; 2}.

 

 

 

a1 , a2 , a3

a

 

 

 

Радиус-вектор, его длина и направляющие косинусы

Радиус-вектором точки M (x, y, z ) называется вектор

 

 

=

 

= xi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OM

 

+ yj

+ zk ,

(5.11)

r

идущий из начала координат в точку M , его длина

 

 

 

 

 

=

 

x 2 + y 2 + z 2

 

 

 

 

r

Направляющими косинусами вектора

 

называются

OM

cosα , cos β , cosγ ,

 

 

 

 

 

 

 

где α, β, γ углы, которые составляет вектор

 

 

 

 

 

с осями

 

 

OM

 

координат (они определяют направление вектора).

 

 

 

 

 

 

 

69

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]