background image

Egzamin z ALgebry, 8 IX 2009

1. Zadanie wstępne

Zadanie

Odp.

1. Zapisać w postaci kanonicznej (algebraicznej)

2

2

i

2

2

3

Rozwiązanie:

=

2

2

i

2

2

,

|z| =

q

1
2

+

1
2

= 1 , arg =

π

4

= 1 ·

cos

π

4

sin

π

4

postać trygonometryczna

z

3

= cos

3π

4

sin

3π

4

2

2

i

2

2

2

2

i

2

2

2. Obliczyć wyznacznik macierzy , jeżeli A · B , zaś

=

1 0 0
0 2 0
0 0 3

,

=

1 2 3
0 1 0
0 0 1

Rozwiązanie:
|C| |A| · |B|
|A| 
= 1 · · 3 = 6

,

|B| = 1 · · 1 = 1

macierze trójkątne

|C| = 6

6

3. Dla jakiej wartości parametru wektor ~v = [p, 23] jest prostopadły do
wektora normalnego płaszczyzny o równaniu: + 1 = 0
Rozwiązanie:

~n = [111]

wektor normalny płaszczyzny

~v · ~n = 0

+ 2 + 3 = 0
5

5

4. Wyznaczyć wersor kierunkowy prostej

:

(

x − y = 0
x − z + 1 = 0

Rozwiązanie:
=⇒ y t , z + 1

równanie parametryczne

~v = [111]

wektor kierunkowy

±

~v

|~v|

±

[111]

3

±

h

1

3

,

1

3

,

1

3

i

wersor kierunkowy

±

h

1

3

,

1

3

,

1

3

i

5. Wyznaczyć punkt symetryczny względem początku układu współrzęd-
nych do środka sfery o równaniu: x

2

y

2

z

2

− 2x − 2y − 2z − 4 = 0

Rozwiązanie:
(x − 1)

2

+ (y − 1)

2

+ (z − 1)

2

= 7

równanie sfery

S(111)

środek sfery

(1, −1, −1)

punkt symetryczny do S

(1, −1, −1)

1

background image

2. Wiedząc, że z

1

jest jednym z pierwiastków wielomianu (z) = z

3

− iz

2

− 2iz − 2

wyznaczyć pozostałe pierwiastki w dziedzinie zespolonej.

Rozwiązanie:

Ponieważ z

1

jest peierwiastkiem więc (z) dzieli się przez wielomian (z − i)

(z) = (z − i· (z

2

− 2i)

Uwaga: Współczynniki welomianu (z) nie są rzeczywiste, więc z

2

z

1

nie musi być

pierwiastkiem (z)

z

2

− 2= 0

z

2

= 2i

=

2i

2= 2 · (cos

π

2

cos

π

2

)

postać trygonometryczna

z

2

=

· (cos

π

4

cos

π

4

) =

· (

2

2

i

2

2

) = 1 + i

z

3

=

· (cos

5π

4

cos

5π

4

) =

· (

2

2

− i

2

2

) = − i

Odpowiedź:

z

2

= 1 + i , z

3

− i

2

background image

3. Wyznaczyć wartości parametru p ∈ R , dla których spełniona jest równość

"

1 0
0 1

#

· p +

"

1 2
0 1

#

2

=

"

1 4
0 1

#

Rozwiązanie:

"

1 0
0 1

#

· p +

"

1 2
0 1

#

2

=

"

+ 1

2

0

+ 1

#

2

=

"

+ 1

2

0

+ 1

#

·

"

+ 1

2

0

+ 1

#

=

"

(+ 1)

2

4+ 4

0

(+ 1)

2

#

Rozwiązujemy układ równań:

(+ 1)

2

= 1

4+ 4 = 4
(+ 1)

2

= 1

0 = 0

Z drugiego równania mamy = 0 . Sprawdzamy, że dla = 0 spełnione są pozostałe
3 równania.

Odpowiedź:

= 0

3

background image

4. Obliczyć pole trójkąta wyciętego przez płaszczyzny układu współrzędnych z płaszczy-

zny π , 3+ 2+ 6z − 18 = 0

Rozwiązanie:

Znajdujemy wierzchołki trójkąta.

3+ 2+ 6z − 18 = 0 ,

= 0 ,

= 0 =⇒ A(003)

3+ 2+ 6z − 18 = 0 ,

= 0 ,

= 0 =⇒ B(090)

3+ 2+ 6z − 18 = 0 ,

= 0 ,

= 0 =⇒ C(600)

−→

AB = [09, −3]

,

−→

AC = [60, −3]

wektory rozpinające trójkąt

=

1
2

|

−→

AB ×

−→

AC|

pole trójkąta

−→

AB ×

−→

AC =

i j

k

0 9 3
6 0 3

27i − 18j − 54= [27, −18, −54]

=

1
2

[27, −18, −54]

=

9
2

[326]

=

9
2

49 =

63

2

Odpowiedź:

=

63

2

4

background image

5. Obliczyć kąt między płaszczyzną π

1

: 2+ 3z − 2 = 0 oraz płaszczyzną π

2

prze-

chodzącą przez punkt (10, −2) i rozpiętą na wektorach ~u = [11, −1] i ~v = [0, −23]

Rozwiązanie:

n

1

= [213]

wektor normalny płaszczyzny π

1

n

2

~u × ~v

wektor normalny płaszczyzny π

2

n

2

=

i

j

k

1

1

2

3

= 3i − 2k − 2i − 3= [1, −3, −2]

Kąt między płaszczyznami jest równy kątowi mięczy wektorami normalnymi ( w przy-
padku kąta rozwartego π minus kąt między wketorami)

cos α =

|−

n

1

· −

n

2

|

|−

n

1

| · |−

n

2

|

=

|− − 6|

14 ·

14

=

1
2

α =

π

3

Odpowiedź:

α =

π

3

5

background image

6. Zapisać w postaci kierunkowej równanie rzutu prostej :

(

x − 4+ 2z − 5 = 0
3y − z + 2 = 0

na

płaszczyznę π : 2+ 3z − 6 = 0

Rozwiązanie:

Szukamy płasczyzny rzutującej π

1

. Płaszczyzna ta jest wyznaczoma przez warunki:

π

1

⊥ π l ⊂ π

1

Warunek l ⊂ π

1

oznacza, że π

1

jest jedną z pęku płaszczyzn przechodzących przez

prostą .

π

1

:

α(x − 4+ 2z − 5) + β(3y − z + 2) = 0

równanie pęku płaszczyzn

π

1

:

(α + 3β)+ (4α β)+ (2α − β)z − 5α + 2β = 0

n

1

= [α + 3β , −4α β , 2α − β]

wektor normalny płaszczyzny π

1

= [231]

wektor normalny płaszczyzny π

n

1

· −

= 0

ponieważ π

1

⊥ π

8α + 8β = 0

Podstawiamy za β = 1 ( możemy wybrać dowolną wartość β 6= 0 i tak dostaniemy tę
samą płaszczyznę)

wtedy α = 1

π

1

:

4x − 3z − 3 = 0

Szukana prosta l

0

jest przecięciem płaszczyzn π π

1

.

l

0

:

(

2+ 3z − 6 = 0
4x − 3z − 3 = 0

równanie krawędziowe

Odejmujemy równania. Wtedy

2x − 6+ 3 = 0 =⇒ x = 3y −

3
2

=⇒ y =

+

3
2

3

9+ 9 =⇒ y =

z−9

9

Stąd:

l

0

:

+

3
2

3

=

y
1

=

z − 9

9

równanie kierunkowe

Odpowiedź:

l

0

:

+

3
2

3

=

y
1

=

z − 9

9

6