background image

Egzamin z Algebry, 28 I 2010

1. Zadanie wstępne

Zadanie

Odp.

1. Zapisać w postaci kanonicznej (algebraicznej)

− i

cos(

π

4

) + sin(

π

4

)

Rozwiązanie:

− i

cos(

π

4

) + sin(

π

4

)

=

− i

2

2

i

2

2

=

(1 − i· (

2

2

− i

2

2

)

(

2

2

i

2

2

· (

2

2

− i

2

2

)

=

2

2

− i

2

2

− i

2

2

2

2

1
2

+

1
2

−i

2

−i

2

2. Dla jakiej wartości parametru układ równań jest sprzeczny

kx

1

x

2

= 1

x

2

x

3

= 1

x

3

= 1

Rozwiązanie:

|A| =







1 0

0 1 1
0 0 1







k

;







1 0 1
1 1 1
0 1 1







= 1 6= 0

Rząd macierzy [A|B] jest równy 3, a rząd macierzy jest 3 dla = 0

= 0

3. Obliczyc kąt między osią Ox a płaszczyzną π = 0
Rozwiązanie:

~

= [110]

wektor normalny płaszczyzny

~

= [100]

wektor kierunkowy osi Ox (prostej)

cos α =

~

v · ~

n

|~v| · |~n|

=

1

2

=⇒ α =

π

4

kąt między wektorami

β =

π

2

− α =

π

4

kąt między prostą a płaszczyzną

π

4

4. Wyznaczyć współrzędne ognisk elipsy

x

2

9

+

y

2

25

= 1

Rozwiązanie:
=

9 = 3

półoś elipsy

=

25 = 5

półoś elipsy

Widać, że b > a a więc ogniska leżą na osi y

b

2

− a

2

= 4

= (0, ±4)

5. Wyznaczyć punkt det A

1

, jeżeli:

=




1 0 0 0
0 1 2 3
0 2 0 1
0 1 1 0




Rozwiązanie:

|A| =









1 0 0 0
0 1 2 3
0 2 0 1
0 1 1 0









= 1 · (1)

2

·







1 2 3
2 0 1
1 1 0







= 2 + 6 − 1 = 7

det A

1

=

1

det A

=

1
7

1
7

1

background image

2. Rozłożyć na czynniki liniowe wielomian (z) = z

3

z

2

+ (1 + i).

Rozwiązanie:

(z) = z

3

z

2

+ (1 + i)z · (z

2

+ 1 + i)

Szukamy pierwiastków wielomianu:

z

2

+ 1 + = 0

∆ = 1 − 4(1 + i) = − 4i

Obliczamy

=

w

2

= ∆

iv u, v ∈ R

u

2

− v

2

+ 2uvi − 4i

przyrównujemy części rzeczywiste i urojone

(

u

2

− v

2

3

2uv 4

=

2

u

z drugiego równania; podstawiamy do pierwszego

u

2

4

u

2

3

mnożymy przez u

2

u

4

+ 3u

2

− 4 = 0

Podstawiamy u

2

t

2

+ 3t − 4 = 0

∆ = 9 + 16 = 25

t

1

=

− 5

2

4 , t

2

=

3 + 5

2

= 1

u

2

4

brak rozwiązań

u

2

= 1

u

1

= 1 , u

2

1

v

1

2 , v

2

= 2

w

1

= 1 − 2w

2

1 + 2i

stąd

z

1

=

1 + w

1

2

−i

z

2

=

1 + w

2

2

1 + i

(z) = z(z − z

1

)(z − z

2

) = z(i)(+ 1 − i)

Odpowiedź:

(z) = z(i)(+ 1 − i)

2

background image

3. Przedyskutować rozwiązywalność układu równań w zależności od parametru p ∈ R

px + 2y − 3=

1

x − y + 4=

1

y − 21

Rozwiązanie:

Badamy rząd macierzy A

|A| =







p

3

1

4

1

2







2+ 6

2+ 6 = 0

= 3

Dla p 6= 3 rząd macierzy jest równy 3, Rząd macierzy [A|B]

3×4

też jest równy 3 więc

układ ma jedno rozwiązanie.

Dla = 3 :

rz = rz


3

3

1

4

1

2


= 2

ponieważ wyznacznik:





3

2

1





6= 0

rz [A|B] = rz


3

3

1

1

4

1

1

1


{k

0

2

k

2

k

4

= rz


3 3 3

1

1 0

4

1

1 0 1


=

1 + rz

"

1

4

1

1

#

= 1 + 2 = 3

Rząd macierzy: rz

"

1

4

1

1

#

= 2 , ponieważ wyznacznik:





1

4

2





6= 0

Układ jest więc sprzeczny.

Odpowiedź:

Dla p 6= 3 - jedno rozwiązanie,

dla = 3 - układ sprzeczny.

3

background image

4. Napisać równanie płaszczyzny, która zawiera prostą

:

= 1 + 2t
= 2 + 2t
3t

, t ∈ R

i jest prostopadła do płaszczyzny π : 3x − 2+ 4+ 6 = 0

Rozwiązanie:

= (120)

punkt leżący na prostej

~

= [22, −3]

wektor kierunkowy prostej

~

= [3, −24]

wektor prostopadły do płaszczyzny π

n

1

wektor prostopadły do szukanej płaszczyzny π

1

Mamy

n

1

⊥ ~n oraz 

n

1

⊥ ~v

ponieważ nie jest istotna długość wektora 

n

1

, przyjmujemy:

n

1

~

n × ~

=







i

j

k

2

4

2

3







= [21710]

stąd:

2+ 17+ 10= 0

równanie szukanej płaszczyzny π

1

2 + 34 + 0 + = 0

punkt P ∈ π

1

32

2+ 17+ 10z − 32 = 0

równanie szukanej płaszczyzny π

1

Odpowiedź:

π

1

2+ 17+ 10z − 32 = 0

4

background image

5. Wyznaczyć równanie prostej przechodzącej przez punkt (110) , równoległej do

płaszczyzny π + 2y − z + 4 = 0 oraz przecinającej prostą :

x

2

=

y − 1

1

=

z − 3

1

Rozwiązanie:

π

1

- płaszczyzna równoległa do π przechodząca przez punkt P

π

1

+ 2y − z = 0

1 + 2 + = 0

punkt P ∈ π

1

3

π

1

+ 2y − z − 3 = 0

A(x, y, z) - punkt przecięcia płaszczyzny π

1

i prostej l

+ 2y − z − 3 = 0
= 2t
= 1 − t
= 3 + t

−t − 4 = 0

4

A(85, −1)

Wketor kierunkowy prostej:
−→

P A = [94, −1]

l

1

:

x − 1

9

=

y − 1

4

=

z

1

Odpowiedź:

l

1

:

x − 1

9

=

y − 1

4

=

z

1

5

background image

6. Wyznaczyć współrzędne środka oraz promień okręgu utworzonego w wyniku przecięcia

sfery (x − 3)

2

+ (y − 7)

2

+ (+ 1)

2

= 25 płaszczyzną 2x − y − 2z − 10 = 0

Rozwiązanie:

Środek sfery S(37, −1)

Promień sfery =

25 = 5

Środek okręgu jest rzutem środka sfery na płaszczyznę.

Prosta prostopadła do płaszczyzny, przechodząca przez środek sfery:

:

= 3 + 2t
= 7 − t
− 2t

Punkt przecięcia prostej i płaszczyzny: O(x, y, z):

2(3 + 2t− (7 − t− 2(− 2t− 10 = 0

9t − 9 = 0

= 1

O(56, −3)

Promień sfery , promień okręgu i odcinek OS tworzą trójkąt prostokątny:

R

2

r

2

OS

2

25 = r

2

+

4 + 1 + 4

2

= 4

Odpowiedź:

Środek okręgu: O(56, −3)

Promień okręgu: = 4

6