1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Lý thuyết và bài tập môn Toán cao cấp (Tập 1): Phần 1

132 1 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Tài liệu Lý thuyết và bài tập môn Toán cao cấp (Tập 1) phần 1 trình bày các nội dung chính sau: Số phức; Biểu diễn số phức dưới dạng lượng giác; Đa thức hàm hữu tỷ; Cách phép toán tuyến tính trên ma trận; Phương pháp tính định thức; Hạng của ma trận;... Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

˜ ’ THANH ˆ N THUY NGUYE ` TA ˆ P BAI ´ CAO CA ˆ´P TOAN Tˆa.p Da.i sˆo´ tuyˆe´n t´ınh v`a H`ınh ho.c gia’i t´ıch ’ N DAI HOC QUO ` XUA ˆ´T BA ˆ´C GIA HA ` NO ˆI NHA H` a Nˆ o.i – 2006 http://tieulun.hopto.org Mu.c lu.c `au oi dˆ L` o.i n´ Sˆ o´ ph´ u.c - i.nh ngh˜ıa sˆo´ ph´ 1.1 D u.c 1.2 Da.ng d a.i sˆo´ cu’a sˆo´ ph´ u.c ˜e n h`ınh ho.c Mˆod un v`a acgumen 1.3 Biˆe’u diˆ ˜e n sˆo´ ph´ 1.4 Biˆe’u diˆ u.c du.´o.i da.ng lu.o ng gi´ac - a th´ D u.c v` a h` am h˜ u.u ty’ - a th´ 2.1 D u.c - a th´ 2.1.1 D u.c trˆen tru.`o.ng sˆo´ ph´ u.c C - a th´ 2.1.2 D u.c trˆen tru.`o.ng sˆo´ thu c R 2.2 Phˆan th´ u.c h˜ u.u ty’ - i.nh th´ Ma trˆ a.n D u.c 3.1 Ma trˆa.n - i.nh ngh˜ıa ma trˆa.n 3.1.1 D 3.1.2 C´ac ph´ep to´an tuyˆe´n t´ınh trˆen 3.1.3 Ph´ep nhˆan c´ac ma trˆa.n 3.1.4 Ph´ep chuyˆe’n vi ma trˆa.n - inh th´ 3.2 D u.c 3.2.1 Nghi.ch thˆe´ - i.nh th´ 3.2.2 D u.c 3.2.3 T´ınh chˆa´t cu’a di.nh th´ u.c ma trˆa.n 6 13 23 44 44 45 46 55 66 67 67 69 71 72 85 85 85 88 http://tieulun.hopto.org MU C LU C 3.3 3.4 3.2.4 Phu.o.ng ph´ap t´ınh di.nh th´ u.c Ha.ng cu’a ma trˆa.n - i.nh ngh˜ıa 3.3.1 D 3.3.2 Phu.o.ng ph´ap t`ım ha.ng cu’a ma trˆa.n Ma trˆa.n nghi.ch da’o - i.nh ngh˜ıa 3.4.1 D 3.4.2 Phu.o.ng ph´ap t`ım ma trˆa.n nghi.ch da’o e´n t´ınh Hˆ e phu.o.ng tr`ınh tuyˆ 4.1 Hˆe n phu.o.ng tr`ınh v´o.i n ˆa’n c´o di.nh th´ u.c 4.1.1 Phu.o.ng ph´ap ma trˆa.n 4.1.2 Phu.o.ng ph´ap Cramer 4.1.3 Phu.o.ng ph´ap Gauss 4.2 Hˆe t` uy y ´ c´ac phu.o.ng tr`ınh tuyˆe´n t´ınh `an nhˆa´t 4.3 Hˆe phu.o.ng tr`ınh tuyˆe´n t´ınh thuˆ kh´ac 89 109 109 109 118 118 119 132 132 133 134 134 143 165 n Khˆ ong gian Euclide R - i.nh ngh˜ıa khˆong gian n-chiˆ `eu v`a mˆo.t sˆo´ kh´ai niˆe.m co 5.1 D `e vecto ba’n vˆ - ˆo’i co so’ 5.2 Co so’ D 5.3 Khˆong gian vecto Euclid Co so’ tru c chuˆa’n 5.4 Ph´ep biˆe´n d ˆo’i tuyˆe´n t´ınh - inh ngh˜ıa 5.4.1 D 5.4.2 Ma trˆa.n cu’a ph´ep bdtt 5.4.3 C´ac ph´ep to´an 5.4.4 Vecto riˆeng v`a gi´a tri riˆeng Da.ng to` an phu.o.ng v` au ´.ng du.ng d ˆ e’ v` a m˘ a.t bˆ a.c hai 6.1 Da.ng to`an phu.o.ng 6.1.1 Phu.o.ng ph´ap Lagrange 6.1.2 Phu.o.ng ph´ap Jacobi 177 177 188 201 213 213 213 215 216 o.ng nhˆ a.n da.ng du.` 236 236 237 241 http://tieulun.hopto.org MU C LU C 6.2 6.1.3 Phu.o.ng ph´ap biˆe´n dˆo’i tru c giao 244 - u.a phu.o.ng tr`ınh tˆo’ng qu´at cu’a du.`o.ng bˆa.c hai v`a m˘a.t D `e da.ng ch´ınh t˘´ac 263 bˆa.c hai vˆ http://tieulun.hopto.org `au L` o.i n´ oi dˆ Gi´ao tr`ınh B` tˆ a.p to´ an cao cˆ a´p n`ay du.o c biˆen soa.n theo Chu.o.ng tr`ınh To´ an cao cˆ a´p cho sinh viˆen c´ac ng`anh Khoa ho.c Tu nhiˆen cu’a Da.i ho.c Quˆo´c gia H`a Nˆo.i v`a d˜a du.o c Da.i ho.c Quˆo´c gia H`a Nˆo.i thˆong qua v`a ban h`anh Mu.c d´ıch cu’a gi´ao tr`ınh l`a gi´ up d˜o sinh viˆen c´ac ng`anh Khoa ho.c Tu nhiˆen n˘a´m v˜ u.ng v`a vˆa.n du.ng du.o c c´ac phu.o.ng ph´ap gia’i to´an cao cˆa´p Mu.c tiˆeu n`ay quyˆe´t di.nh to`an bˆo cˆa´u tr´ uc cu’a gi´ao tr`ınh Trong `au tiˆen ch´ mˆo˜ i mu.c, dˆ y thuyˆe´t ung tˆoi tr`ınh b`ay t´om t˘a´t nh˜ u.ng co so’ l´ `an thiˆe´t Tiˆe´p d´o, phˆ `an C´ v`a liˆe.t kˆe nh˜ u ng cˆong th´ u c cˆ ac v´ı du ch´ ung tˆoi quan tˆam d˘a.c biˆe.t t´o.i viˆe.c gia’i c´ac b`ai to´an mˆa˜ u b˘a`ng c´ach `an B` vˆa.n du.ng c´ac kiˆe´n th´ u.c l´ y thuyˆe´t d˜a tr`ınh b`ay Sau c` ung, l`a phˆ ’ `e tˆ a.p O dˆay, c´ac b`ai tˆa.p du o c gˆo.p th`anh t` u ng nh´om theo t` u ng chu’ dˆ `an vˆ `e dˆo kh´o v`a mˆ˜o i nh´om dˆ `eu u tu t˘ang dˆ v`a du.o c s˘´ap xˆe´p theo th´ `e phu.o.ng ph´ap gia’i Ch´ c´o nh˜ u.ng chı’ dˆa˜ n vˆ ung tˆoi hy vo.ng r˘a`ng viˆe.c `an C´ l`am quen v´o i l`o i gia’i chi tiˆe´t phˆ ac v´ı du s˜e gi´ up ngu.`o.i ho.c n˘a´m du.o c c´ac phu.o.ng ph´ap gia’i to´an co ba’n Gi´ao tr`ınh B` tˆ a.p n`ay c´o thˆe’ su’ du.ng du.´o.i su hu.´o.ng dˆ˜a n cu’a `eu c´o d´ap sˆo´, mˆo.t gi´ao viˆen ho˘a.c tu m`ınh nghiˆen c´ u.u v`ı c´ac b`ai tˆa.p dˆ `an C´ sˆo´ c´o chı’ dˆa˜ n v`a tru ´o c gia’i c´ac b`ai tˆa.p n`ay d˜a c´o phˆ ac v´ı du `e m˘a.t phu.o.ng ph´ap gia’i to´an tr`ınh b`ay nh˜ u.ng chı’ dˆa˜ n vˆ `ay gi´ao: TS Lˆe D`ınh T´ac gia’ gi´ao tr`ınh chˆan th`anh ca’m o.n c´ac thˆ ˜e n Minh Tuˆa´n d˜a do.c k˜ Ph` ung v`a PGS TS Nguyˆ y ba’n tha’o v`a d´ong http://tieulun.hopto.org y thuyˆe´t h`am biˆe´n ph´ u.c Co so’ l´ `eu y `e cˆa´u tr´ g´op nhiˆ ´ kiˆe´n qu´ y b´au vˆ uc v`a nˆo.i dung v`a d˜a g´op y ´ cho t´ac `e nh˜ gia’ vˆ u ng thiˆe´u s´ot cu’a ba’n tha’o gi´ao tr`ınh `an dˆ `au, Gi´ao tr`ınh kh´o tr´anh kho’i sai s´ot Ch´ M´o.i xuˆa´t ba’n lˆ ung tˆoi rˆa´t chˆan th`anh mong du.o c ba.n do.c vui l`ong chı’ ba’o cho nh˜ u.ng thiˆe´u s´ot cu’a cuˆo´n s´ach dˆe’ gi´ao tr`ınh ng`ay du.o c ho`an thiˆe.n ho.n H` a Nˆ o.i, M` ua thu 2004 T´ ac gia’ http://tieulun.hopto.org Chu.o.ng Sˆ o´ ph´ u.c 1.1 1.2 1.3 1.4 1.1 - i.nh ngh˜ıa sˆ D o´ ph´ u.c o´ cu’a sˆ o´ ph´ u.c Da.ng d a.i sˆ ˜ a acgumen 13 Biˆ e’u diˆ e n h`ınh ho.c Mˆ od un v` ˜ o.i da.ng lu.o ng gi´ ac 23 Biˆ e’u diˆ e n sˆ o´ ph´ u.c du.´ - i.nh ngh˜ıa sˆ D o´ ph´ u.c u tu (a; b) ∀ a ∈ R, ∀ b ∈ R du.o c go.i l`a mˆo.t sˆo´ Mˆo˜ i c˘a.p sˆo´ thu c c´o th´ ph´ u.c nˆe´u trˆen tˆa.p ho p c´ac c˘a.p d´o quan hˆe b˘`ang nhau, ph´ep cˆo.ng v`a ph´ep nhˆan du.o c du.a v`ao theo c´ac di.nh ngh˜ıa sau dˆay: (I) Quan hˆe b˘a`ng  a = a , (a1, b1) = (a2, b2 ) ⇐⇒ b1 = b2 (II) Ph´ep cˆo.ng http://tieulun.hopto.org - inh ngh˜ıa sˆo´ ph´ 1.1 D u.c def (a1 , b1) + (a2, b2 ) = (a1 + a2, b1 + b2 ).1 (III) Ph´ep nhˆan def (a1, b1 )(a2, b2) = (a1a2 − b1b2, a1 b2 + a2b1 ) Tˆa.p ho p sˆo´ ph´ u.c du.o c k´ y hiˆe.u l`a C Ph´ep cˆo.ng (II) v`a ph´ep nhˆan (III) C c´o t´ınh chˆa´t giao ho´an, kˆe´t ho p, liˆen hˆe v´o.i bo’.i `an tu’ = (0, 0) dˆ `eu c´o phˆ `an tu’ nghi.ch da’o luˆa.t phˆan bˆo´ v`a mo.i phˆ `an Tˆa.p ho p C lˆa.p th`anh mˆo.t tru.`o.ng (go.i l`a tru.`o.ng sˆo´ ph´ u.c) v´o.i phˆ ´ du.ng quy `an tu’ n vi l`a c˘a.p (1; 0) Ap tu’ khˆong l`a c˘a.p (0; 0) v`a phˆ t˘´ac (III) ta c´o: (0; 1)(0; 1) = (−1, 0) Nˆe´u k´ y hiˆe.u i = (0, 1) th`ı i2 = −1 Dˆo´i v´o.i c´ac c˘a.p da.ng d˘a.c biˆe.t (a, 0), ∀ a ∈ R theo (II) v`a (III) ta c´o (a, 0) + (b, 0) = (a + b, 0), (a, 0)(b, 0) = (ab, 0) `e m˘a.t da.i sˆo´ c´ac c˘a.p da.ng (a, 0), a ∈ R khˆong c´o g`ı kh´ac biˆe.t T` u d´o vˆ v´o.i sˆo´ thu c R: v`ı ch´ ung du.o c cˆo.ng v`a nhˆan nhu nh˜ u.ng sˆo´ thu c Do `ong nhˆa´t c´ac c˘a.p da.ng (a; 0) v´o.i sˆo´ thu c a: vˆa.y ta c´o thˆe’ dˆ (a; 0) ≡ a ∀ a ∈ R D˘a.c biˆe.t l`a (0; 0) ≡ 0; (1; 0) ≡ Dˆo´i v´o.i sˆo´ ph´ u.c z = (a, b): `an thu c a = Re z, sˆo´ thu c b go.i l`a phˆ `an 1+ Sˆo´ thu c a du.o c go.i l`a phˆ a’o v`a k´ y hiˆe.u l`a b = Im z 2+ Sˆo´ ph´ u.c z u.c z = (a, −b) go.i l`a sˆo´ ph´ u.c liˆen ho p v´o.i sˆo´ ph´ ´t cu’a t` def l` a c´ ach viˆe´t t˘ a u tiˆe´ng Anh definition (di.nh ngh˜ıa) http://tieulun.hopto.org u.c Chu.o.ng Sˆo´ ph´ 1.2 Da.ng da.i sˆ o´ cu’a sˆ o´ ph´ u.c `eu c´o thˆe’ viˆe´t du.´o.i da.ng Mo.i sˆo´ ph´ u.c z = (a; b) ∈ C dˆ z = a + ib (1.1) Thˆa.t vˆa.y, z = (a, b) = (a, 0) + (0, b) = (a, 0) + (0, 1)(b, 0) = a + ib u (1.1) Biˆe’u th´ u.c (1.1) go.i l`a da.ng da.i sˆo´ cu’a sˆo´ ph´ u.c z = (a, b) T` v`a di.nh ngh˜ıa sˆo´ ph´ u.c liˆen ho p ta c´o z = a − ib u.c du.o c thu c Du.´o.i da.ng da.i sˆo´ c´ac ph´ep t´ınh trˆen tˆa.p ho p sˆo´ ph´ hiˆe.n theo c´ac quy t˘´ac sau Gia’ su’ z1 = a1 + ib1, z2 = a2 + ib2 Khi d´o (I) Ph´ep cˆo.ng: z1 ± z2 = (a1 ± a2) + i(b1 ± b2 ) (II) Ph´ep nhˆan: z1z2 = (a1a2 − b1b2 ) + i(a1b2 + a2b1 ) (III) Ph´ep chia: z2 a1 a2 + b1b2 a1b2 − a2 b1 = +i · 2 z1 a1 + b1 a1 + b21 ´ V´I DU CAC V´ı du 1+ T´ınh in T` u d´o ch´ u.ng minh r˘`ang a) in + in+1 + in+2 + in+3 = 0; b) i · i2 · · · i99 · i100 = −1 2+ T`ım sˆo´ nguyˆen n nˆe´u: a) (1 + i)n = (1 − i)n ; 1−i n 1+i n + √ = b) √ 2 Gia’i 1+ Ta c´o i0 = 1, i1 = i, i2 = −1, i3 = −i, i4 = 1, i5 = i v`a `au l˘a.p la.i Ta kh´ai qu´at h´oa Gia’ su’ n ∈ Z v`a gi´a tri l˜ uy th` u.a b˘a´t dˆ n = 4k + r, r ∈ Z, r Khi d´o in = i4k+r = i4k · ir = (i4 )k ir = ir http://tieulun.hopto.org 1.2 Da.ng d a.i sˆo´ cu’a sˆo´ ph´ u.c (v`ı i4 = i) T` u d´o, theo kˆe´t qua’ trˆen ta c´o in =       i nˆe´u n = 4k, nˆe´u n = 4k + 1, (1.2)   −1 nˆe´u n = 4k + 2,     −i nˆe´u n = 4k + ˜e d`ang suy a) v`a b) T` u (1.2) dˆ u.c (1 + i)n = (1 − i)n suy u hˆe th´ 2+ a) T` 1+i 1−i n = 1+i 1+i n = i nˆen = in = ⇒ n = 4k, k ∈ Z Nhu.ng 1−i 1−i 1+i n 1−i n 1+i b) T` u d˘a’ng th´ u.c √ + √ = suy r˘`ang 1−i 2 v`a d´o in = −1 ⇒ n = 4k + 2, k ∈ Z n = −1 V´ı du Ch´ u.ng minh r˘a`ng nˆe´u n l`a bˆo.i cu’a th`ı √ √ −1 − i n −1 + i n + =2 2 v`a nˆe´u n khˆong chia hˆe´t cho th`ı √ −1 + i n √ −1 − i + n = −1 Gia’i 1+ Nˆe´u n = 3m th`ı √ √ −1 − i 3 m −1 + i 3 m + S= √ √ √ √ −1 + 3i + − 3i m −1 − 3i + + 3i = + 8 m m = + = m http://tieulun.hopto.org 3.3 Ha.ng cu’a ma trˆa.n 117 20 V´o.i gi´a tri n`ao cu’a λ th`ı ma trˆa.n A= λ −1 c´o ha.ng b˘`ang ? (DS λ = − ) 21 V´o i gi´a tri n`ao cu’a λ th`ı ha.ng r(A) = 2, nˆe´u   λ   (DS λ = ) A =  1? −1 22 V´o.i gi´a tri n`ao cu’a λ th`ı ha.ng r(A) = nˆe´u   −1   A = 2 λ − ? (DS λ = 2) 23 V´o.i gi´a tri n`ao cu’a λ th`ı ha.ng r(A) = nˆe´u   λ   A = 2 ? 0 (DS ∀ λ ∈ R) 24 V´o.i gi´a tri n`ao cu’a λ th`ı ha.ng: 1) r(A) = 1; 2) r(A) = 2; 3) r(A) = nˆe´u:  λ   A = 2 4?  (DS 1) λ = 1 `on ta.i) ; 2) λ = ; 3) Khˆong tˆ 2 http://tieulun.hopto.org - inh th´ u.c Chu.o.ng Ma trˆa.n D 118 3.4 3.4.1 Ma trˆ a.n nghi.ch da’o - i.nh ngh˜ıa D Nˆe´u A l`a ma trˆa.n vuˆong cˆa´p n th`ı ma trˆa.n vuˆong B cˆa´p n tho’a m˜an `eu kiˆe.n diˆ AB = BA = En a.n nghi.ch da’o d´o En l`a ma trˆa.n do.n vi cˆa´p n du.o c go.i l`a ma trˆ −1 dˆo´i v´o i ma trˆa.n A v`a du o c k´ y hiˆe.u l`a B = A Nhu vˆa.y theo di.nh ngh˜ıa AA−1 = A−1 A = En - i.nh l´ a chı’ ma D y Ma trˆ a.n vuˆ ong A c´ o ma trˆ a.n nghi.ch da’o v` trˆ a.n A khˆ ong suy biˆe´n (t´ u c l` a detA = 0) v` a d´ o A−1 = PA , detA  A11 A21   A12 A22 PA =    A1n A2n (3.12)  An1  An2     Ann `an b` `an tu’ aij (i, j = 1, n) cu’a ma d´ o Aij l` a phˆ u da.i sˆ o´ cu’a phˆ trˆ a.n A Ma trˆ a.n PA du.o c go.i l` a ma trˆ a.n phu ho p cu’a ma trˆ a.n A T´ınh chˆ a´t + Nˆe´u ma trˆa.n A c´o ma trˆa.n nghi.ch da’o v`a m = th`ı ma trˆa.n mA c˜ ung c´o ma trˆa.n nghi.ch da’o v`a (mA)−1 = −1 A m http://tieulun.hopto.org 3.4 Ma trˆa.n nghi.ch da’o 119 `eu c´o ma trˆa.n 2+ Nˆe´u A v`a B l`a hai ma trˆa.n vuˆong c` ung cˆa´p v`a dˆ nghi.ch da’o th`ı (AB)−1 = B −1 A−1 ung c´o ma trˆa.n 3+ Nˆe´u A c´o ma trˆa.n nghi.ch da’o A−1 th`ı A−1 c˜ nghi.ch da’o v`a A−1 3.4.2 −1 = A Phu.o.ng ph´ ap t`ım ma trˆ a.n nghi.ch da’o `om c´ac bu.´o.c sau ap I gˆ Phu.o.ng ph´ o.c T´ınh detA Bu.´ + Nˆe´u detA = th`ı A khˆong c´o ma trˆa.n nghi.ch da’o + Nˆe´u detA = th`ı chuyˆe’n sang bu.´o.c o.c T`ım ma trˆa.n phu ho p PA T` u d´o ´ap du.ng cˆong th´ u.c Bu.´ (3.12) ta thu du.o c ma trˆa.n A−1 ap II (phu.o.ng ph´ap Gauss-Jordan) Phu.o.ng ph´ `au tiˆen ta viˆe´t ma trˆa.n do.n vi c` ung cˆa´p v´o.i ma trˆa.n A v`ao bˆen Dˆ pha’i ma trˆa.n A v`a thu du.o c ma trˆa.n M = A|En (3.13) Tiˆe´p theo thu c hiˆe.n c´ac ph´ep biˆe´n dˆo’i so cˆa´p trˆen c´ac h`ang cu’a `e ma trˆa.n do.n vi En c`on khˆo´i En ma trˆa.n M dˆe’ du.a khˆo´i ma trˆa.n A vˆ (3.13) th`anh ma trˆa.n B: A|En −→ En |B Khi d´o B = A−1 ´ V´I DU CAC http://tieulun.hopto.org - inh th´ u.c Chu.o.ng Ma trˆa.n D 120 V´ı du T`ım ma trˆa.n nghi.ch da’o dˆo´i v´o.i c´ac ma trˆa.n sau:  −2   1) A = 1 −3  ; −3   −2 −7   −5     2) A =        −2 1  Gia’i 1) Ta c´o detA = 10 = Do d´o ma trˆa.n A 1) c´o `an b` `an tu’ cu’a n´o b˘a`ng: ma trˆa.n nghi.ch da’o Phˆ u da.i sˆo´ cu’a c´ac phˆ A11 = −5; A12 = 15; A13 = 25; A21 = 1; A22 = 3; A23 = 9; A31 = 4; A32 = −8; A33 = −14 u.c (3.12) ta c´o T` u d´o theo cˆong th´  A−1  −   −5     =  15 −8  =   10  25 −14  10   4 −  10 5 7 − 10 2) Ta t´ınh detA Lˆa´y h`ang th´ u ba cˆo.ng v`ao h`ang th´ u nhˆa´t ta c´o −5 detA = 6 −2 9 =0 v`ı ma trˆa.n thu du.o c c´o h`ang th´ u nhˆa´t v`a th´ u tu giˆo´ng Nhu vˆa.y ma trˆa.n A 2) l`a ma trˆa.n suy biˆe´n, d´o n´o khˆong c´o ma trˆa.n nghi.ch da’o V´ı du D` ung c´ac ph´ep biˆe´n dˆo’i so cˆa´p t`ım ma trˆa.n nghi.ch da’o dˆo´i http://tieulun.hopto.org 3.4 Ma trˆa.n nghi.ch da’o 121 v´o.i ma trˆa.n    1) A =  −1 −2 ; −1  Gia’i 1) Ta lˆa.p ma trˆa.n   M =  −1 −2 −1    2) A = 2  12   0  0 0 1 Nhˆan h`ang th´ u nhˆa´t v´o.i ta thu du.o c   1 0     M −→  −1 −2 0 h2 − h1 → h2 −→   −1 0 h3 + h1 → h3   0 1    −→  0 −1 −4 −     1    −−−−−−−→  0  h2 (−1)→h2  1  −→  0  0 −3  0   −→ −1 0   h − 2h2 → h3  0  −→ −1 0   1 h × (− ) → h3 − http://tieulun.hopto.org - inh th´ u.c Chu.o.ng Ma trˆa.n D 122  1  0   0   1 0 0  h1 − 2h3 → h1     −1   −−−−−−−−−→ 0 2  h2 − 4h3 → h2  − − 0 3  3    −  1 − − 3 T` u d´o suy r˘a`ng  A−1     53   = − 3   1 − − 3 2) Ta lˆa.p ma trˆa.n   M = 2 12  0  0 0 Thu c hiˆe.n c´ac ph´ep biˆe´n dˆo’i so cˆa´p  h2 − h1 → h2  M −−−−−−−−−→ 0 h3 − h1 → h3   −−−−−−−−−→ 0 h3 − h2 → h3 0  h1 − h3 → h1  h2 − h3 → h2 0 −−−−−−−→ 0  0  −1 0 −1  0  −1 0 −1  1 −1  −1 −1 −1 http://tieulun.hopto.org 3.4 Ma trˆa.n nghi.ch da’o 123  h1 − h2 → h1 0  −−−−−−−→ 0 0  0 h1 ( 12 ) → h1    −−−−−−−→  0 h2 ( 13 ) → h2    h3 ( ) → h 0  −1  −1 −1 −1  1 −    1 − −  3 3  1   − 4 T` u d´o suy r˘a`ng  1 −     1   −1 A = − −   3 3  1  − 4 V´ı du Ch´ u.ng minh c´ac t´ınh chˆa´t sau dˆay cu’a di.nh th´ u.c 1) detA−1 = (detA)−1 2) Nˆe´u A v`a B khˆong suy biˆe´n th`ı t´ıch AB c˜ ung khˆong suy biˆe´n v`a (AB)−1 = B −1 A−1 −1 3) A−1 = A −1 T 4) AT = A−1 Gia’i 1) Ta s˜e ´ap du.ng cˆong th´ u.c t´ınh di.nh th´ u.c cu’a t´ıch hai ma trˆa.n vuˆong c` ung cˆa´p A v`a B:  detAB = detA · detB Ta c´o AA−1 = E ⇒det(AA−1) = detE = ⇒detA · detA−1 = ⇒ (detA)−1 = det(A−1 ) http://tieulun.hopto.org - inh th´ u.c Chu.o.ng Ma trˆa.n D 124 2) Ta c´o (B −1 A−1)(AB) = B −1 (A−1A)B = B −1 B = E v`a t` u d´o suy B −1 A−1 = (AB)−1 Tu.o.ng tu B −1 A−1 (AB) = E v`a d´o ma trˆa.n B −1 A−1 l`a ma trˆa.n nghi.ch da’o cu’a ma trˆa.n AB −1 3) Ta thˆa´y A−1 l`a ma trˆa.n nhˆa´t m`a t´ıch cu’a n´o nhˆan v´o.i A−1 b˘a`ng E Nhu.ng ma trˆa.n A c˜ ung c´o t´ınh chˆa´t d´o Nhu vˆa.y 3) du.o c ch´ u.ng minh −1 T 4) Dˆe’ ch´ u.ng minh AT = A−1 ta x´et d˘a’ng th´ u.c AA−1 = E T` u d´o ´ap du.ng t´ınh chˆa´t cu’a ma trˆa.n chuyˆe’n vi ta c´o (AA−1)T = E ⇒ (A−1 )T AT = E ⇒ (A−1 )T = (AT )−1 theo di.nh ngh˜ıa ma trˆa.n nghi.ch da’o V´ı du 1) Ch´ u.ng minh r˘a`ng nˆe´u A l`a ma trˆa.n vuˆong tho’a m˜an `eu kiˆe.n A2 − 3A + E = O th`ı A−1 = 3E − A diˆ 2) Ch´ u.ng minh r˘a`ng (E − A)−1 = E + A + A2 nˆe´u A3 = O `eu kiˆe.n d˜a cho ta c´o Gia’i 1) T` u diˆ E = 3A − A2 = A(3E − A) Do vˆa.y detA · det(3E − A) = detE = u.c l`a A c´o ma trˆa.n nghi.ch da’o Do v`a d´o detA = 0, t´ E = A(3E − A) → A−1E = A−1 A(3E − A) ⇒ A−1 = 3E − A ung l`a 2) Ta c´o thˆe’ nhˆan ma trˆa.n E − A v´o.i E + A + A2 Nˆe´u ch´ ma trˆa.n nghi.ch da’o th`ı kˆe´t qua’ l`a ma trˆa.n do.n vi Ta c´o (E − A)(E + A + A2) = E − A + A − A2 + A2 − A3 = E − A3 = E http://tieulun.hopto.org 3.4 Ma trˆa.n nghi.ch da’o 125 `eu pha’i ch´ v`ı theo gia’ thiˆe´t A3 = O T` u d´o suy diˆ u.ng minh V´ı du T`ım ma trˆa.n nghi.ch da’o dˆo´i v´o.i ma trˆa.n A= α β γ δ `on ta.i ma trˆa.n nghi.ch da’o ta cˆ `an gia’ thiˆe´t r˘a`ng detA = Gia’i Dˆe’ tˆ `an b` αδ − γβ = V´o i gia’ thiˆe´t d´o ta t`ım c´ac phˆ u da.i sˆo´: A11 = δ; A12 = −γ; A21 = −β; A22 = α Do d´o A−1 = δ −β αδ − γβ −γ α T` u v´ı du n`ay ta r´ ut quy t˘a´c t`ım ma trˆa.n nghi.ch da’o v´o.i ma trˆa.n cˆa´p 2: Ma trˆa.n nghi.ch da’o cu’a ma trˆa.n cˆa´p hai b˘`ang t´ıch cu’a mˆo.t sˆo´ u.c cu’a n´o nhˆan v´o.i ma trˆa.n m`a du.`o.ng l`a nghi.ch da’o cu’a di.nh th´ `an tu’ cu’a du.`o.ng ch´eo ch´ınh cu’a ch´eo ch´ınh l`a ho´an vi cu’a hai phˆ `an tu’ cu’a du.`o.ng ch´eo th´ n´o v`a c´ac phˆ u hai c˜ ung ch´ınh l`a c´ac `an tu’ cu’a du `o ng ch´eo th´ phˆ u hai cu’a ma trˆa.n d˜a cho nhu.ng v´o.i dˆa´u ngu.o c la.i Ch˘a’ng ha.n, nˆe´u A = th`ı 2 A−1 = −5 −2 V´ı du 1) Gia’ su’ A l`a ma trˆa.n khˆong suy biˆe´n H˜ay gia’i c´ac phu.o.ng tr`ınh ma trˆa.n: AX = B, Y A = B 2) Gia’i c´ac phu.o.ng tr`ınh 1) nˆe´u A= , B= −1 http://tieulun.hopto.org - inh th´ u.c Chu.o.ng Ma trˆa.n D 126 Gia’i Nhˆan bˆen tr´ai hai vˆe´ cu’a phu.o.ng tr`ınh AX = B v´o.i A−1 v`a thu c hiˆe.n c´ac ph´ep t´ınh da.i sˆo´ tu.o.ng u ´.ng ta c´o A−1AX = A−1 B ⇒ EX = A−1 B ⇒ X = A−1B Tu.o.ng tu Y AA−1 = BA−1 ⇒ Y E = BA−1 ⇒ Y = BA−1 R˜o r`ang l`a nˆe´u A−1 v`a B khˆong giao ho´an th`ı X = Y 2) V´o.i A= −3 −3 ⇒ A−1 = = detA −2 −2 T` u d´o X = A−1B = −3 −2 Y = BA−1 = −1 = , −1 −2 −11 −3 −3 11 = −2 −7 ` TA ˆP BAI `on ta.i) ung tˆ T`ım ma trˆa.n nghi.ch da’o cu’a ma trˆa.n d˜a cho (nˆe´u ch´ −1 (DS ) 13 −3 2 1 ) (DS 3 −2     −1 −9 11 −5     (DS 5   −4 13 ) 41 −1 19 −5 http://tieulun.hopto.org 3.4 Ma trˆa.n nghi.ch da’o 127  −3   3 −1  −1   −3   −1 4 −2   1    0 2 −1 13  (DS −  17 25 −1  −3 1 (DS −2 −2  −1    2  −11 1  (DS − 0 −5 +2) −1    −1   `on ta.i) (DS Khˆong tˆ   15 −12  10 −8 ) −5 −1   2)   −12   (DS −1 17 −7) −2    0 0     1    √ −√  √ √  (DS 0 ) 2 2     1   √ √ −√ √ 2 2     2 2 1    (DS 2 −2) 10 2 −2 −2 −2   1   −1 2  −1   1    (DS  − 11 3 −2 − )  2  1  − 2   1     0    http://tieulun.hopto.org - inh th´ u.c Chu.o.ng Ma trˆa.n D 128  −1  12  1   13  −1  14 15 16 17 18   1  −    1   (DS  1 − )  2   −    −   9 9  1    (DS   ) −  9   2  − 9    −3 −1 17 15 −1    (DS  1 )  −2 13 12 −1  −1 0   `on ta.i) (DS Khˆong tˆ  −5 −1 −3  −1  −1 1   3    −1 1 1 0 0 1 1    (DS    0 0 1 0 0    1 0 −1 1     (DS     0 1 −1 1 1    −1 2 −3 5 −2    (DS    0 4  0  0 −1   ) −1  −1 1 −1   ) 0 1 −1  −2 −5 11 −9  ) −4 −6 http://tieulun.hopto.org 3.4 Ma trˆa.n nghi.ch da’o  0  19  0  −5 −3    0 129  −3 11 −38 0 −2    (DS  ) 0 −2  0     a22  , a11a12 · · · ann =    ann    a11       a22 (DS  )       0 ann a11   20       0   21 0    0  1 1 a a2 a 0  0  22  0     1  1      −1 0   0 −1 0    0 0    (DS  )     0 0 −1   0    −a an  n−1  a  0 −a   0 an−2  (DS       0 0 0 0     )   −a 23 V´o.i gi´a tri n`ao cu’a λ th`ı c´ac ma trˆa.n sau dˆay c´o ma trˆa.n nghi.ch da’o: http://tieulun.hopto.org - inh th´ u.c Chu.o.ng Ma trˆa.n D 130  λ   2)  λ  λ √ (DS 1) λ = ; 2) λ = 0, λ = ± 5) 24 T`ım ma trˆa.n X tho’a m˜an c´ac phu.o.ng tr`ınh  −2   1) λ 0; 1  1) −1 −1 X= 1 (DS 1 ) −3 −2 = −1 (DS −5 ) 13 −5 2) X 3)  −3 −1 1 −1 ) X = (DS 11 −2 −1 4) AX + B = 2C, d´o     −1 1     A = 0 1 , B =  , −2 −1 0   −5 16 −8   (DS  −7 ) −2    C = 4 −3 5 −1  5) XA − 2B = E, d´o     −2 −1     B = −1 A = −2 7 ,  −1 −1   −21 45 −156   (DS −21 15 −21 ) 15 51 20 −79 25 Gia’ su’ A l`a ma trˆa.n cˆa´p n v`a (E + A)k = O v´o.i sˆo´ tu nhiˆen k n`ao d´o Ch´ u.ng minh r˘`ang ma trˆa.n A khˆong suy biˆe´n http://tieulun.hopto.org 3.4 Ma trˆa.n nghi.ch da’o 131 26 Ch´ u.ng minh r˘a`ng c´ac ma trˆa.n A + E v`a A − E khˆong suy biˆe´n v`a nghi.ch da’o nˆe´u A2 = O 27 Ch´ u.ng minh r˘`ang ma trˆa.n A + E v`a A2 + E − A khˆong suy biˆe´n v`a nghi.ch da’o nˆe´u A3 = O u.ng ma trˆa.n khˆong suy biˆe´n 28 Ch´ u.ng minh r˘a`ng nˆe´u A, B, C l`a nh˜ th`ı ABC v`a C −1B −1 A−1 l`a nghi.ch da’o `ong da.ng v´ a dˆ a.n vuˆ ong o.i ma trˆ 29 Ma trˆ a.n vuˆ ong A cˆ a´p n du.o c go.i l` `on ta.i ma trˆ c` ung cˆ a´p B nˆe´u tˆ a.n kha’ nghi.ch T cho B = T −1AT `ong da.ng: Ch´ u.ng minh c´ac t´ınh chˆa´t sau cu’a ma trˆa.n dˆ + `eu dˆ `ong da.ng v´o i ch´ınh n´o Mo.i ma trˆa.n dˆ `ong da.ng v´o.i B th`ı B dˆ `ong da.ng v´o.i A 2+ Nˆe´u A dˆ `ong da.ng v´o.i B, c`on B dˆ `ong da.ng v´o.i C th`ı A dˆ `ong 3+ Nˆe´u A dˆ da.ng v´o i C ´ du.ng hˆe th´ ˜ Chı’ dˆ a n 1+ Ap u.c E −1 = E 2+ Nhˆan bˆen pha’i hˆe ´ du.ng di.nh th´ u.c B = T −1 AT v´o.i T −1 v`a nhˆan bˆen tr´ai v´o.i T 3+ Ap ngh˜ıa a ma trˆ a.n tru c giao nˆe´u AAT = AT A = 30 Ma trˆ a.n vuˆ ong du.o c go.i l` `ng ma trˆ E, ngh˜ıa l` a ma trˆ a.n chuyˆe’n vi AT b˘ a a.n nghi.ch da’o A−1 cu’a A Ch´ u.ng minh c´ac t´ınh chˆa´t sau cu’a ma trˆa.n tru c giao: 1+ Nˆe´u A tru c giao th`ı A−1 tru c giao 2+ T´ıch c´ac ma trˆa.n tru c giao c` ung cˆa´p l`a ma trˆa.n tru c giao 3+ Nˆe´u A l`a ma trˆa.n tru c giao th`ı AT c˜ ung l`a ma trˆa.n tru c giao 4+ Di.nh th´ u.c cu’a ma trˆa.n tru c giao l`a b˘a`ng ±1 ˜ Chı’ dˆ a n 4+ Xuˆa´t ph´at t` u AAT = E v`a ´ap du.ng di.nh l´ y det(AB) = detAdetB http://tieulun.hopto.org ... 89 10 9 10 9 10 9 11 8 11 8 11 9 13 2 13 2 13 3 13 4 13 4 14 3 16 5 n Khˆ ong gian Euclide R - i.nh ngh˜ıa khˆong gian n-chiˆ `eu v`a mˆo.t sˆo´ kh´ai niˆe.m co 5 .1 D `e vecto ... cho v´o.i − ta c´o 1? ?? σ= + i 2n 1+ i 1? ?? 2 + i 2n +1 · 1+ i 1? ?? 1? ?? = `an t´ınh Ta cˆ 1+ i 2n +1 = 1+ i 2 2n i = 2n n i2 = 2n = 2n · 2 Do d´o 1 − 2n n 1+ i 2 × σ= = 1+ i 1? ??i 1+ i 1? ?? = − 2n (1 + i) √ ˜e n sˆo´... i + S= 2 √ √ ? ?1 + i ? ?1 − i + = ? ?1 = 2 √ ? ?1 − i 3 m √ 1? ??i ung c´o S = ? ?1 Tu.o.ng tu nˆe´u n = 3m + ta c˜ V´ı du T´ınh biˆe’u th´ u.c 1+ i σ = 1+ 1+ i 1+ 1+ i 1+ 2 22 1+ i ··· + 2n 1+ i Gia’i Nhˆan

Ngày đăng: 08/12/2022, 09:23

Xem thêm:

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w