background image

Egzamin z Algebry, 10 IX 2010

1. Zadanie wstępne

Zadanie

Odp.

1. Zapisać w postaci kanonicznej (algebraicznej) =

1 + i

3

− i

3

Rozwiązanie:

1 + i

3

− i

3

=

(1 + i

3) · (1 + i

3)

(1 − i

3) · (1 + i

3)

=

1 + 2i

− 3

1 + 3

1

2

i

3

2

1
2

i

3

2

2. Wyznaczyć A

1

jeżeli =

"

1 2
3 4

#

Rozwiązanie:
|A| = 4 − 6 = 6= 0

A

d

=

"

3

2

1

#

(A

d

)

T

=

"

2

3

1

#

A

1

=

(A

d

)

T

|A|

=

"

2

1

3
2

1
2

#

"

2

1

3
2

1
2

#

3. Obliczyć odległość punktu (102) od płaszczyzny π : 2+ 2z − 7 = 0
Rozwiązanie:

=

|· 1 + 0 + 2 · − 7|

2

2

+ 1

2

+ 2

2

=

1

3

1

3

4. Obliczyć odległość ognisk elipsy

(x − 4)

2

9

+

y

2

25

= 1 .

Rozwiązanie:
a

2

= 9 =⇒ a = 3 , b

2

= 25 =⇒ b = 5 , b > a

Ogniska leżą na prostej równoległej do osi Oy przechodzącej przez środek
elipsy.
=

b

2

− a

2

= 4

odległość ogniska od środka elipsy.

2= 8

odległość między ogniskami

8

5. Wyznaczyć równanie płaszczyzny przechodzącej przez środek sfery o równa-

niu: (x − 1)

2

+ (y − 2)

2

z

2

= 1 , prostopadłej do prostej :

(

x − y = 0
2z − 1 = 0

Rozwiązanie:
=⇒ y =⇒ z 2+ 1

prosta w postaci parametrycznej

= [1− 2]

wektor normalny płaszczyzny

= (120)

środek sfery

(x − 1) + (y − 2) − 2= 0 =⇒ x y − 2z − 3 = 0

równanie płaszczyzny

y − 2z − 3 = 0

1

background image

2. Rozwiązać równanie: (z

2

+ 1)(z

3

− i) = 0 , z ∈ C .

Rozwiązanie:

(z

2

+ 1)(z

3

− i) = 0 ⇐⇒ z

2

+ 1 = 0

lub

z

3

− i = 0

Szukamy rozwiązań równania: z

2

+ 1 = 0

∆ = 3

∆ = ±

3i

z

1

=

3i

2

z

2

=

1 +

3i

2

Szukamy rozwiązań równania: z

3

− i = 0

z

3

i

=

3

i

Zapisujemy liczbę w postaci trygonometrycznej:

= 1 · (cos

π

2

sin

π

2

)

z

k

= cos

π

2

+2

3

sin

π

2

+2

3

= 012

z

3

= cos

π

6

sin

π

6

=

3

2

+

1
2

i

z

4

= cos

5π

6

sin

5π

6

3

2

+

1
2

i

z

5

= cos

3π

2

sin

3π

2

−i

Odpowiedź:

z

1

1
2

3i

2

z

2

1
2

+

3i

2

z

3

=

3

2

+

i

2

z

4

3

2

+

i

2

z

5

−i

2

background image

3. Wyznaczyć macierz spełniającą równanie:


1 2 3
0 1 2
0 2 1


· X =


7 7
4 4
2 5


Rozwiązanie:

Oznaczamy:

=


1 2 3
0 1 2
0 2 1


=


7 7
4 4
2 5


Przy założeniu, że istnieje macierz odwrotna do mamy:

A · X B ⇐⇒ X A

1

· B

Obliczamy:

|A| = 1 + 0 + 0 − − − 4 = 6= 0 =⇒ macierz odwrotna istnieje

A

d

=


3

0

0

4

2

2

1


(A

d

)

T

=


3

4

1

0

2

2

1


A

1

=

(A

d

)

T

|A|

=







4
3

1
3

1
3

2
3

0

2
3

1
3







A

1

· B =


1 0
0 2
2 1


Odpowiedź:

=


1 0
0 2
2 1


3

background image

4. Określić liczbę rozwiązań układu równań w zależności od parametru p ∈ R :

py − z = 1
2x − y pz = 0
+ 10y − 6p

Rozwiązanie:

Badamy rząd macierzy

=


1

p −1

1

p

1

10 6


Obliczamy wyznacznik:

|A| = 6 + p

2

− 20 − − 10+ 12p

2

+ 2p − 15

p

2

+ 2p − 15 = 0 =⇒ p

1

5 , p

2

= 3

Wniosek: dla p 65 i p 6= 3 rząd jest równy 3, rząd A

R

też jest równy 3 więc układ

ma jedno rozwiązanie.

Dla 5 :

Rząd jest mniejszy niż 3. Rząd ten jest równy 2, ponieważ wyznacznik:





1
1

10





= 21 6= 0

skreślamy w

1

k

3

Badamy rząd A

R

=


1

1

5

0

1

10 5


Obliczamy wyznacznik:







1

1

5

0

5







= 25 + 0 − 30 + 5 − − 10 = 10 6= 0

skreślamy k

2

Wniosek: dla 5 rząd A

R

= 3, rząd = 2 więc układ nie ma rozwiązań.

Dla = 3 :

Rząd jest mniejszy niż 3. Rząd ten jest równy 2; sprawdzamy wyznacznik dla przy-
padku 5

Badamy rząd A

R

:

A

R

=


1

1 1

1

3 0

1

10 6 3


Obliczamy wyznacznik:







1 1
2

3 0

6 3







= 9 + 0 − 30 − − 0 + 6 = 18 6= 0

skreślamy k

2

Wniosek: dla = 3 rząd A

R

=3, rząd = 2 więc układ nie ma rozwiązań.

Odpowiedź:

Dla 5 oraz dla = 3 układ jest sprzeczny, a dla pozostałych układ ma jedno
rozwiązanie.

4

background image

5. Napisać równanie płaszczyzny π zawierającej prostą

:

(

4x − y + 3z − 1 = 0
+ 5y − z + 2 = 0

i prostopadłą do płaszczyzny o równaniu: 2x − y + 5z − 3 = 0 .

Rozwiązanie:

Równanie płaszczyzny przechodzącej przez prostą (pęk płaszczyzn):

π α(4x − y + 3z − 1) + β(+ 5y − z + 2) = 0

Wektor normalny tej płaszczyzny:

= [4α β , 5β − α , 3α − β]

Płaszczyzna ta jest prostopadła do płaszczyzny π

1

: 2x − y + 5z − 3 = 0 , gdy wektor

jest prostopadły do 

n

1

= [2, −15] , czyli:

n

1

· −

= 0

2(4α β− (5β − α) + 5(3α − β) = 0

24α − 8β = 0 =⇒ β = 3α

Wybieramy dowolną niezerową wartość np. α = 1 , wtedy mamy β = 3.

π : 7+ 14+ 0+ 5 = 0

Odpowiedź:

Równanie płaszczyzny π : 7+ 14+ 5 = 0

5

background image

6. Dany jest czworościan o wierzchołkach: A(110) , B(032) , C(111) , D(200).

Obliczyć:

a) długość wysokości czworościanu wychodzącej z wierzchołka D,

b) równanie płaszczyzny, na której leżą punkty A, B, C .

Rozwiązanie:

Obliczamy:
−→

AB = [122]
−→

AC = [201]

AD = [1, −10]

a) Wysokość czworościanu jest równa wysokości równoległościanu rozpiętemu przez te

wektory. Mamy S · h =⇒ h =

V

S

Pole podstawy równoległościanu:

|

−→

AB ×

−→

AC|

−→

AB ×

−→

AC =







i j

k

1 2 2
2 0 1







= 2i − 4+ 4= [2, −34]

=

q

2

2

+ (3)

2

+ 4

2

=

29

Objetość równoległościanu:

|(

−→

AB ×

−→

AC·

AD| |2 + 3 + 0= 5

Stąd:

=

5

29

b) wektor

−→

AB ×

−→

AC jest wektorem normalnym szukanej płaszczyzny:

π : 2x − 3+ 4= 0

Punkt leży na płaszczyźnie:

− 3 + 0 + = 0 =⇒ E = 1

π : 2x − 3+ 4+ 1 = 0

Odpowiedź:

a) =

5

29

b) punkty A, B, C leżą w płaszczyźnie: π : 2x − 3+ 4+ 1 = 0

6