background image

 

ALGEBRA – ZAJĘCIA VI 
 
Forma kwadratowa 

n

i

T

n

j

j

i

ij

x

A

x

x

x

a

x

x

f

1

1

)

,

(

 

Macierz A nazywana jest macierzą formy kwadratowej, a jej wyznacznik wyznacznikiem formy. 

Warunkiem koniecznym i wystarczającym na to aby forma kwadratowa 

Ax

x

T

, gdzie A jest macierzą 

symetryczną stopnia n-tego, była dodatnio określona jest spełnienie następujących warunków:    

,

0

11

a

  

0

det

22

21

12

11

a

a

a

a

,   

0

det

33

31

31

23

22

21

13

12

11

a

a

a

a

a

a

a

a

a

,  .....,  

0

det A

 

Warunkiem koniecznym i wystarczającym na to aby forma kwadratowa 

Ax

x

T

, gdzie A jest macierzą 

symetryczną stopnia n-tego, była ujemnie określona jest spełnienie następujących warunków:    

,

0

11

a

  

0

det

22

21

12

11

a

a

a

a

,   

0

det

33

31

31

23

22

21

13

12

11

a

a

a

a

a

a

a

a

a

,  .....,  

0

det A

 dla n parzystego, 

0

det A

 dla n nieparzystego 

Warunkiem koniecznym i wystarczającym na to aby forma kwadratowa 

Ax

x

T

, gdzie A jest macierzą 

symetryczną stopnia n-tego, była dodatnio półokreślona jest spełnienie następujących warunków:    

,

0

11

a

  

0

det

22

21

12

11

a

a

a

a

,   

0

det

33

31

31

23

22

21

13

12

11

a

a

a

a

a

a

a

a

a

,  .....,  

0

det A

 

Warunkiem koniecznym i wystarczającym na to aby forma kwadratowa 

Ax

x

T

, gdzie A jest macierzą 

symetryczną stopnia n-tego, była ujemnie półokreślona jest spełnienie następujących warunków:    

,

0

11

a

  

0

det

22

21

12

11

a

a

a

a

,   

0

det

33

31

31

23

22

21

13

12

11

a

a

a

a

a

a

a

a

a

,  .....,  

0

det A

 

 

Zadanie 1. Zapisz formę kwadratową w postaci macierzowej o macierzy symetrycznej. 

1) 

 

2) 

 

3) 

 

4) 

 

5) 

 

 

Zadanie 2. Zbadaj określonośd formy kwadratowej 

6) 

 

7) 

 

8) 

 

background image

 

9) 

 

 
 
METODY ROZWIĄZYWANIA UKŁADÓW RÓWNAO: 

1) Za pomocą macierzy odwrotnej :        Ax=b  

  

b

A

x

1

 

 
2) Układ Cramera 
Układ równao liniowych Ax=b nazywamy układem Cramera wtedy i tylko wtedy gdy: 

1.  ilośd równao w układzie jest równa ilości niewiadomych 
2.  macierz A tego układu jest macierzą nieosobliwą 

Wzory Cramera 

 Twierdzenie: jeżeli układ równao liniowych jest układem Cramera to posiada rozwiązanie 
wyrażone wzorami nazywanymi wzorami Cramera 

A

A

x

det

det

1

1

,    

A

A

x

det

det

2

2

, ...,     

A

A

x

n

n

det

det

 

j

A

det

 (j=1,2,...,n) – jest wyznacznikiem macierzy powstałej z macierzy A w wyniku 

zastąpienia jej j-tej kolumny kolumną wyrazów wolnych 

 
3) Twierdzenie Kroneckera Capellego 
Macierz uzupełniona powstaje przez dołączenie do macierzy A kolumny wyrazów wolnych b          

b

A

U

  

Twierdzenie Kroneckera – Capellego 
Układ równao liniowych Ax=b nie jest układem sprzecznym wtedy i tylko wtedy gdy rzA=rzU; przy 

czym jeżeli rzA=rzU=n to układ jest układem oznaczonym, a jeżeli rzA=rzU<n to układ jest układem 
nieoznaczonym. 

Wniosek: jeżeli 

rzU

rzA

to układ jest układem sprzecznym. 

1

rzA

rzA

rzU

 

ROZWIĄZANIA BAZOWE 
W układzie nieoznaczonym, w którym rzA=rzU=r<n, zmienne 

 nazywamy zmiennymi 

bazowymi, a zmienne 

 zmiennymi swobodnymi. Rozwiązanie, w którym zmienne 

swobodne przyjmują wartości równe zero, nazywamy rozwiązaniem bazowym. Wszystkich rozwiązao 

bazowych może byd co najwyżej 

n- ilośd zmiennych, które mogą byd zmiennymi niebazowymi (wszystkie oprócz stałych), 
r- ilośd zmiennych niebazowych (ilośd parametrów). 
 
Zadanie 3. Rozwiąż układ równao za pomocą macierzy odwrotnej: 

2

2

2

1

2

3

z

x

z

y

x

z

y

x

 

 

background image

 

Zadanie 4. Za pomocą wzorów Cramera rozwiąż układ równao: 

12

3

2

3

2

6

z

y

x

z

y

x

z

y

x

 

Zadanie 5. Napisz macierz uzupełnioną układu 5 równao z 4 niewiadomymi, wiedząc, że rzU = 5. Co 
możesz powiedzied o tym układzie? 
Zadanie 6. Napisz macierz układu równao tak, aby miała wymiar 3x7 i rząd równy 3. Co możesz 
powiedzied o tym układzie równao? 
Zadanie 7. Napisz przykład macierzy uzupełnionej układu 4 równao z 3 niewiadomymi tak, aby rząd 
macierzy układu był równy 2 i układ ten był: 
a) sprzeczny,   

 

b) niesprzeczny. 

Zadanie 8. Co możesz powiedzied o układzie 5 równao z 5 niewiadomymi, którego rząd macierzy: 

a)  uzupełnionej układu równao jest równy 5, 
b)  układu równao jest równy 5, 
c)  macierzy układu równao jest równy 4?  

Zadanie 9. Czy rząd macierzy uzupełnionej układu równao może byd równy 5, jeżeli macierz układu 
ma postad A

5x7

 i rzA = 3? 

Zadanie 10. Wyznacz wszystkie rozwiązania bazowe oraz dwa różne rozwiązania ogólne układu 
równao, którego postad bazowa macierzy uzupełnionej wygląda następująco: 

a)

0

0

0

0

0

0

1

1

1

0

0

2

3

0

1

  

 

b)

2

1

1

0

0

1

3

0

1

0

0

0

0

0

1

 

Zadanie 11. Ile może posiadad rozwiązao bazowych układ równao, którego rozwiązanie ogólne jest 
postaci: 

a)

R

b

x

R

a

x

x

b

a

x

b

a

x

5

4

3

2

1

3

2

2

7

1

 

Odpowiedź uzasadnij. Wyznacz wszystkie rozwiązania bazowe, jakie istnieją. 
Zadanie 12. Podaj wszystkie rozwiązania bazowe układu równao: