14 Решения самостоятельных задач

Решения самостоятельных задач

Задача 1. Матрица со столбцами \(\mathbf{u}\) и \(\mathbf{v}\) имеет вид

\[A=\begin{pmatrix}4&2\\1&3\end{pmatrix}\]

Тогда

\[\det(\mathbf{u},\mathbf{v})=4\cdot3-2\cdot1=10\]

Площадь параллелограмма равна \(|10|=10\). После перестановки столбцов определитель меняет знак:

\[\det(\mathbf{v},\mathbf{u})=-10\]

Задача 2. По правилу Саррюса сумма трёх произведений, входящих в формулу со знаком «плюс», равна

\[2\cdot4\cdot(-2)+(-1)\cdot1\cdot5+3\cdot0\cdot2=-16-5+0=-21\]

Сумма произведений, которые нужно вычесть, равна

\[3\cdot4\cdot5+2\cdot1\cdot2+(-1)\cdot0\cdot(-2)=60+4+0=64\]

Следовательно,

\[\begin{vmatrix} 2&-1&3\\ 0&4&1\\ 5&2&-2 \end{vmatrix} =-21-64=-85\]

Задача 3. Выполним преобразования, не меняющие определитель:

\[R_2\leftarrow R_2-2R_1 \qquad R_4\leftarrow R_4-R_1\]

Получаем

\[\begin{vmatrix} 1&1&0&2\\ 0&1&1&1\\ 0&1&2&1\\ 0&1&1&2 \end{vmatrix}\]

Теперь выполним

\[R_3\leftarrow R_3-R_2 \qquad R_4\leftarrow R_4-R_2\]

Матрица становится верхнетреугольной:

\[\begin{vmatrix} 1&1&0&2\\ 0&1&1&1\\ 0&0&1&0\\ 0&0&0&1 \end{vmatrix} =1\cdot1\cdot1\cdot1=1\]

Задача 4. Удобно раскрыть по третьему столбцу. В нём ненулевой только элемент \(a_{13}=3\), а знак позиции \((1,3)\) положителен:

\[\begin{align*} \begin{vmatrix} 1&2&3\\ -2&4&0\\ 5&1&0 \end{vmatrix} &=3(-1)^{1+3} \begin{vmatrix}-2&4\\5&1\end{vmatrix}=\\ &=3\bigl((-2)\cdot1-4\cdot5\bigr) =3(-22)=-66 \end{align*}\]

Задача 5. Главный определитель равен

\[\Delta=\begin{vmatrix}1&1\\2&-1\end{vmatrix}=1\cdot(-1)-1\cdot2=-3\]

Он не равен нулю, поэтому формулы Крамера применимы:

\[\Delta_x=\begin{vmatrix}5&1\\1&-1\end{vmatrix}=5\cdot(-1)-1\cdot1=-6\]
\[\Delta_y=\begin{vmatrix}1&5\\2&1\end{vmatrix}=1\cdot1-5\cdot2=-9\]

Следовательно,

\[x=\frac{-6}{-3}=2 \qquad y=\frac{-9}{-3}=3\]

Проверка:

\[2+3=5 \qquad 2\cdot2-3=1\]