background image

Egzamin z Algebry, 8 IX 2011

1. Zadanie wstępne

Nr

Zadanie

Odp.

1

Wyznaczyć moduł i argument główny liczby zespolonej będącej wartością

wyrażenia

1 + i

i

Rozwiązanie:

=

1 + i

i

=

(1 + i· (−i)

i · (−i)

= 1 − i

|z| =

q

1

1

+ (1)

2

=

2

cos ϕ =

1

2

sin ϕ 

1

2

=⇒ ϕ 

π

4

+ 2kπ , k ∈ Z

Arg z ∈< 02π) =⇒ Arg =

7π

4

|z|

=

2

,

Arg =

7π

4

2

Dla jakiej wartości parametru p ∈ R wyznacznik macierzy ma wartość
dodatnią?

=




0 1 0 0
1 2 3
2 3 0 1
1 4 1 0




Rozwiązanie:

det=









0 1 0 0
1 2 3
2 3 0 1
1 4 1 0









= 1 · (1)

1+2







3
2 0 1
1 1 0







· (+ 6 − 1) = −p − 5

Stosujemy rozwinięcia Laplace’a względem pierwszego wiersza.
−p − 0 =⇒ p < −5

p < −5

3

Dla danych wektorów ~a = [123] , ~b = [100] oraz ~c = [010] obliczyć

~a ◦ (~b × ~c)

Rozwiązanie:

~a ◦ (~b × ~c) =







1 2 3
1 0 0
0 1 0







= 3

3

4

Wyznaczyć współrzędne środka elipsy: x

2

+ 9y

2

− 2x − 36+ 28 = 0 .

Rozwiązanie:

(x − 1)

2

− 1 + 9(y − 2)

2

− 36 + 28 = 0 =

(x − 1)

2

9

+ (y − 2)

2

= 1

S(12)

środek elipsy

S(12)

5

Napisać równanie sfery o środku w punkcie (211) stycznej do płaszczy-
zny π + 2+ 2+ 3 = 0
Rozwiązanie:

=

|2 + 2 + 2 + 3|

1

2

+ 2

2

+ 2

2

=

9

3

= 3

odległość od π

(x − 2)

2

+ (y − 1)

2

+ (z − 1)

2

= 9

równanie sfery

1

background image

2. Rozwiązać równanie z

3

− (4 + 3i)z

2

+ (1 + 5i)= 0 , z ∈ C

Rozwiązanie:

z(z

2

− (4 + 3i)+ (1 + 5i)) = 0

z

1

= 0

z

2

− (4 + 3i)+ (1 + 5i) = 0

∆ = ((4 + 3i))

2

− 4(1 + 5i) = 16 + 24i − − − 20= 3 + 4i

Obliczamy

=

∆ =⇒ w

2

= ∆

iy x, y ∈ R

postać algebraiczna

(iy)

2

= 3 + 4i

x

2

+ 2ixy − y

2

= 3 + 4i

Rozwiązujemy układ równań:

(

x

2

− y

2

= 3

2xy = 4

=

2

x

x

2

4

x

2

= 3

x

4

− 3x

2

− 4 = 0

Podstawiamy x

2

t

2

− 3t − 4 = 0

∆ = 9 + 16 = 25

∆ = 5

t

1

= 4 , t

2

1

x

2

t

1

=⇒ x

2

= 4 =⇒ x

1

= 2 , x

2

2

x

2

t

2

=⇒ x

2

1 brak rozwiązań ponieważ x ∈ R

y

1

=

2

x

1

= 1

y

2

=

2

x

2

1

stąd ±(2 + i)

Obliczmy:

z

2

=

4 + 3w

2

=

4 + 3+ 2 + i

2

= 3 + 2i

z

3

=

4 + 3i − w

2

=

4 + 3i − − i

2

= 1 + i

Odpowiedź:

Pierwiastki wielomianu:

z

1

= 0 , z

2

= 3 + 2z

3

= 1 + i

2

background image

3. Wyznaczyć niewiadomą z układu równań

2+

y − z

+

=

5

+

z − 21

x − 2z

+

=

2

x

z

=

3

Rozwiązanie:

Obliczamy

|A| =









2

1

1

1

1

2

2

1

1

1

0

1

0









{k

0

1

k

1

−k

3

=









3

1

1

0

1

2

2

1

1

0

0

1

0









= 3·(1)

1+1







1 1 2

2 1

1

0 1

0







=

3(4 − 1) = 9

Stosujemy rozwinięcie Laplace’a względem pierwszej kolumny.

|A

x

=









5

1

1

1

1

2

2

1

1

3

0

1

0









{k

0

1

k

1

3k

3

=









8

1

1

4

1

2

2

1

1

0

0

1

0









= 1·(1)

4+3







8

1

1

4

2

2

1







=

(8 + 2 + 8 + 1 − 32 + 4) = 9

Stosujemy rozwinięcie Laplace’a względem czwartego wiersza.

Stąd:

=

|A

x

|

|A|

=

9

9

= 1

Odpowiedź

= 1

3

background image

4. Znaleźć rzut prostej :

x − 3

1

=

y − 5

2

=

+ 1

0

na płaszczyznę π + 3y − 2z − 6 = 0

Rozwiązanie:

~

= [120]

wektor kierunkowy prostej

~

= [13, −2]

wektor normalny płaszczyzny

wektor normalny płaszczyzny rzutującj π

1

jest równy:

n

1

~

v × ~

=







i j

k

1 2

0

1 3 2







4+ 3k − 2+ 2= [421]

równanie płaszczyzny π

1

:

4+ 2= 0

weźmy dowolny punkt prostej np. (35, −1) . Punkt P ∈ π

1

=

12 + 10 − 1 + = 0 =⇒ D = 3

π

1

4+ 2+ 3 = 0

Równanie rzutu prostej na płaszczyznę π w postaci krawędziowej:

l

0

:

(

4+ 2+ 3 = 0
+ 3y − 2z − 6 = 0

4

background image

5. Wyznaczyć równanie prostej przechodzącej przez środek sfery x

2

y

2

z

2

+ 2x − 10+

4z − 6 = 0 prostpadłej do płaszczyzny π x − 3+ 4z − 8 = 0

Rozwiązanie:

Przekształcamy równanie sfery do postaci kanonicznej:

(+ 1)

2

− 1 + (y − 5)

2

− 25 + (+ 2)

2

− − 6 = 0

(+ 1)

2

+ (y − 5)

2

+ (+ 2)

2

= 36

Środek sfery jest w punkcie O(15, −2) .

Wektor kierunkowy prostej jest wektorem normalnym płaszczyzny:

~

= [1, −34]

Równanie szukanej prostej:

+ 1

1

=

y − 5

3

=

+ 2

4

6. Wyznaczyć równania płaszczyzn stycznych do powierzchni:

x

2

y

2

z

2

− 2+ 4y − 6z − 11 = 0 i prostopadłych do prostej

x − 4

4

=

y − 1

3

=

z − 1

1

Odpowiedź:

:

+ 1

1

=

y − 5

3

=

+ 2

4

5

background image

7. Obliczyć pole trójkąta utworzonego przez proste:

x

1

=

y

1

=

z

1

,

x − 3

0

=

y − 3

3

=

z − 3

6

,

x − 3

3

=

y

0

=

+ 3

3

Rozwiązanie:

Szukamy wierzchołków trójkąta:

:

y
z
= 3

y−3

3

=

z−3

6

=⇒ A(333)

:

y
z
= 0

x−3

3

=

z+3

3

=⇒ B(000)

:

= 3

y−3

3

=

z−3

6

= 0

x−3

3

=

z+3

3

=⇒ z 3 =⇒ C(30, −3)

Uwaga: punkty te są rozwiązaniami układów równań - spełnione są wszystkie cztery
równania.

Wektory rozpinające trójkąt:
−→

AB = [3, −3, −3] ,

−→

AC = [0, −3, −6] ,

Pole trójkąta:

=

1
2

|

−→

AB ×

−→

AC|

−→

AB ×

−→

AC =







i

j

k

3

6







= 18+ 9k − 9i − 18= [9, −189]

=

1
2

q

9

2

+ (18)

2

+ 9

2

=

9
2

6

Odpowiedź:

Pole trójkata jest równe

9
2

6

6