L-5-Spring2018 (Грешнов - Лекции (1-15))
Описание файла
PDF-файл из архива "Грешнов - Лекции (1-15)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "линейная алгебра и аналитическая геометрия" из 2 семестр, которые можно найти в файловом архиве НГУ. Не смотря на прямую связь этого архива с НГУ, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
ü5 â : 06.03.2018µa11a21a12a22¶ áᬮâਬ ᮡáâ¢¥ë¥ ç¨á« λ1 , λ2 ¬ âà¨æë A1 =. ᫨ λ1 6= λ2 ,â® ¨§ ¯. 10 «¥¬¬ë 4.1 ¢ë⥪ ¥â, ç⮠ᮡáâ¢¥ë¥ ¢¥ªâ®àë ¬ âà¨æë A1 ¨¬¥îâ ¢¨¤(cos α, sin α), (− sin α, cos α) ¤«ï ¥ª®â®à®£® 㣫 α. ãáâì λ1 = λ2 ; íâ® ¢®§¬®¦®«¨èì ¢ ⮬ á«ãç ¥, á¬. ä®à¬ã«ã (4.12) ¨§ «¥ªæ¨¨ ü4, ª®£¤ a11 = a22 , a12 = 0.®£¤ ®ç¥¢¨¤®, çâ® a11 = λ1 , ¨ α = 0.뢥¤¥¬ 㨢¥àá «ìãî ä®à¬ã«ã ¤«ï 宦¤¥¨ï 㣫 α. ®áâ â®ç® à áᬮâà¥âì á«ãç © a12 6= 0. § ä®à¬ã«ë (4.12) ¨§ «¥ªæ¨¨ ü4 á«¥¤ã¥â, çâ® λ1 6= λ2 . ãáâì(cos α, sin α) | ᮡáâ¢¥ë© ¢¥ªâ®à ¬ âà¨æë A1 , ᮮ⢥âáâ¢ãî騩 ᮡá⢥®¬ãç¨á«ã λ1 . ë ¨¬¥¥¬µa11 − λ1a12a12a22 − λ1¶µ¶µ ¶cos α = 0sin α0,á«¥¤®¢ ⥫ì®,µh(a11 − λ1 , a12 ), (cos α, sin α)i = 0 ⇒®âªã¤ ¢ë⥪ ¥âtg α =¶cos α = ksin αµ−a12a11 − λ1¶,k 6= 0,λ1 − a11.a12(5.1)⬥⨬, çâ® ¯à¨ λ1 = 0 ä®à¬ã« (5.1) ¨¬¥¥â ¢¨¤tg α = −a11.a12(5.2)§ ä®à¬ã«ë (5.1) á«¥¤ã¥â, çâ®λ −aa11112sin α = ± p, cos α = ± p.2(λ1 − a11 )2 + a12(λ1 − a11 )2 + a212(5.3) ª¨¬ ®¡à §®¬, à ¢¥á⢠(5.3) ¤ îâ ¬ ¤¢ ¢¥ªâ®à .
¡ëç® ¨§ ¨å ¢ë¡¨à îâ â®â, ª®â®àë© ®¡à §ã¥â á ®áìî OX ¥ â㯮© 㣮«. ë¡à ë© â ª¨¬ ®¡à §®¬á®¡áâ¢¥ë© ¢¥ªâ®à (cos α, sin α), ᮮ⢥âáâ¢ãî騩 ᮡá⢥®¬ã ç¨á«ã λ1 , ¨£à ¥â஫ì ý¯¥à¢®£®þ ¢¥ªâ®à ¢ ®¢®© ¯àאַ㣮«ì®© ª®®à¤¨ ⮩ á¨á⥬¥. «ì¥©è¨¥ ¯à¥®¡à §®¢ ¨ï, á¢ï§ ë¥ á ãà ¢¥¨¥¬λ1 (x )2 + λ2 (y )2 + 2x a01 + 2y a02 + a0ᬠ«¥ªæ¨î ü4, à §¡¨¢ îâáï ¤¢ á«ãç ï.1= 0,(5.4)2¥âà «ìë© á«ãç © áᬮâਬ á«ãç ©, ª®£¤ δ = λ1 λ2 6= 0 (æ¥âà «ìë© á«ãç ©). «ï ⮣®, çâ®-¡ë ¯à¨¢¥á⨠¢ æ¥âà «ì®¬ á«ãç ¥ ªà¨¢ãî ª ª ®¨ç¥áª®© ä®à¬¥, ¯à®é¥ ¯à¥¦¤¥,祬 ¤¥« âì ¯®¢®à®â 㣮« α, ¯¥à¥å®¤ï ¯à¨ í⮬ ®â ®¡é¥£® ãà ¢¥¨ï ªà¨¢®© 2-£®¯®à浪 F (x, y ) = a11 x2 + 2a12 xy + a22 y 2 + 2a1 x + 2a2 y + a0 = 0(5.5)ª ãà ¢¥¨î (5.4), ᤢ¨¥¬ ç «® ª®®à¤¨ â ¢ â®çªã (x0 , y0 ) â ª, çâ®¡ë ¢ãà ¢¥¨¨ (5.5) ¨á祧«¨ «¨¥©ë¥ ç«¥ë.
«ï í⮣® ¢¢®¤¨¬ ®¢ë¥ ¯¥à¥¬¥ë¥½x = x0 + ξ,y = y0 + η,¨ ¤ «¥¥ ¤¥« ¥¬ § ¬¥ã ¯¥à¥¬¥ëå ¢ (5.3):a11 (x0 + ξ )2 + 2a12 (x0 + ξ )(y0 + η ) + a22 (y0 + η )2 + 2a1 (x0 + ξ ) + 2a2 (y0 + η ) + a0= a11 ξ 2 +2a12 ξη + a22 η2 +2ξ (a11 x0 + a12 y0 + a1 )+2η(a12 x0 + a22 y0 + a2 )+ F (x0 , y0 ) = 0.(5.6)®ïâ®, çâ®¡ë § 㫨âì «¨¥©ë¥ ¢ (5.6) ç«¥ë, ¥®¡å®¤¨¬® ©â¨ à¥è¥¨¥ (x0 , y0 )á¨á⥬뵶µ ¶ µ¶a11 a12x0−a1= −a ;(5.7)aay122202à¥è¥¨¥ á¨á⥬ë (5.7) áãé¥áâ¢ã¥â ¨ ¥¤¨á⢥®, â ª ª ª δ 6= 0. ®á«¥ ⮣®, ª ª¬ë 諨 à¥è¥¨¥ (x0 , y0 ) á¨á⥬ë (5.17) ¨ ¯à®¨§¢¥«¨ § ¬¥ã ¢ (5.5), ¬ë ¯®«ã稬ãà ¢¥¨¥a11 ξ 2 + 2a12 ξη + a22 η 2 + F (x0 , y0 ) = 0.(5.8) «¥¥ ¢ë¯®«ï¥¬ ¯®¢®à®â ª®®à¤¨ âëå ®á¥©µcos αsin α− sin αcos ᶵxy¶µ ¶= ηξ¨ ¯à¨å®¤¨¬ ª ãà ¢¥¨îλ1 (x )2 + λ2 (y )2 + F (x0 , y0 ) = 0.(5.9)祢¨¤®, çâ® ç «® ª®®à¤¨ â (x , y ) ï¥âáï æ¥â஬ ᨬ¬¥âਨ ªà¨¢®© γ :¥á«¨ (x , y ) 㤮¢«¥â¢®àïîâ (5.9), â® ¨ (−x , −y ) ®ç¥¢¨¤® 㤮¢«¥â¢®àïîâ (5.9).«¥¤®¢ ⥫ì®, â®çª (x0 , y0 ) | æ¥âà ᨬ¬¥âਨ ªà¨¢®©, ®¯à¥¤¥«ï¥¬®© ãà ¢¥¨¥¬ (5.5), ¨ íâ®â æ¥âà ®¯à¥¤¥«ï¥âáï ª ª ¥¤¨á⢥®¥ à¥è¥¨¥ á¨á⥬ë (5.7)(¢ í⮬ | á¬ëá« §¢ ¨ï ýæ¥âà «ìë© á«ãç ©þ).3 ª¨¬ ®¡à §®¬, ¬¨ ãáâ ®¢«¥ á«¥¤ãîé 葉६ 5.1.
ãáâì ¤ ªà¨¢ ï 2-£® ¯®à浪 γ , ®¯à¥¤¥«ï¥¬ ï ãà ¢¥¨¥¬F (x, y ) = a11 x2 + 2a12 xy + a22 y 2 + 2a1 x + 2a2 y + a0 = 0,µ¶a11 a12δ = det6 0. ®£¤ ¢ ¯àאַ㣮«ì®© á¨á⥬¥ ª®®à¤¨ â (x , y ) á=a12 a22æ¥â஬ ¢ â®çª¥ á ª®®à¤¨ â ¬¨ (x0 , y0 ), ®¯à¥¤¥«ï¥¬ë¬¨ ª ª à¥è¥¨¥ ãà ¢¥¨©µ¶µ ¶ µ¶a11 a12x0−a1= −a ,a12 a22y02®áì ¡æ¨áá ª®â®à®© ª«®¥ ª ¯¥à¢® ç «ì®© ®á¨ ¡æ¨áá ¯®¤ 㣫®¬ α, ®¯à¥11 , £¤¥ λ | ᮡá⢥®¥ ç¨á«® ¬ âà¨æ뤥«ï¥¬ë¬ ¶¨§ ⮦¤¥á⢠tg α = λ1a−a112µa11a12a12a22, ãà ¢¥¨¥ ªà¨¢®© γ ¨¬¥¥â ¢¨¤λ1 (x )2 + λ2 (y )2 + F (x0 , y0 ) = 0. ®á®¢¥ ⥮६ë 5.1 ¯à®¨§¢¥¤¥¬ ª« áá¨ä¨ª æ¨î ªà¨¢ëå 2-£® ¯®à浪 ¢ æ¥âà «ì®¬ á«ãç ¥.F (x0 , y0 ) = 0, δ < 0 | ¤¢¥ ¯¥à¥á¥ª î騥áï ¤¥©á⢨⥫ìë¥ ¯àï¬ë¥.F (x0 , y0 ) 6= 0, δ < 0 | £¨¯¥à¡®« .F (x0 , y0 ) = 0, δ > 0 | ¤¢¥ ¬¨¬ë¥ ¯¥à¥á¥ª î騥áï ¯àï¬ë¥.F (x0 , y0 ) 6= 0, δ > 0 (⇒ λ1 , λ2 ®¤®£® § ª ): í««¨¯á (SF (x0 , y0 ) < 0), ¬¨¬ë©í««¨¯á (SF (x0 , y0 ) > 0). à ¡®«¨ç¥áª¨© á«ãç © áᬮâਬ ¯ à ¡®«¨ç¥áª¨© á«ãç © ªà¨¢ëå 2-£® ¯®à浪 , â.
¥.= 0. í⮬ á«ãç ¥, ãç¨âë¢ ï ãá«®¢¨¥ δ 6= 0, ¢á¥£¤ ¢ë¯®«ï¥âáï a211 + a222 6= 0. ®« £ ¥¬λ1 = 0, ⮣¤ S = λ2 6= 0. ãáâì a12 6= 0 (¢ ¯à®â¨¢®¬ á«ãç ¥, ãç¨âë¢ ï ãá«®¢¨¥δ = 0, ¬ë ¯à¨å®¤¨¬ ª ãà ¢¥¨î ⨯ a22 y 2 + 2a1 x + 2a2 y + a0 = 0). ¢¥¤¥¬ ®¢ë¥¯¥à¥¬¥ë¥ (ξ, η) ¯® ¯à ¢¨«ãµcos αsin α− sin αcos α䶵 ¶ µ ¶ξ= xy ,η(5.10)£¤¥ 㣮« α ®¯à¥¤¥«ï¥âáï ¨§ (5.7). ਠ¯®¬®é¨ (5.10) ¯à®¨§¢¥¤¥¬ ¢ (5.5) § ¬¥ã¯¥à¥¬¥ëå, ¢ १ã«ìâ ⥠¯®«ã稬λ2 η 2 + 2a1 (ξ cos α − η sin α) + 2a2 (ξ sin α + η cos α) + a0= λ2 η2 + 2ξ (a1 cos α + a2 sin α) + 2η(−a1 sin α + a2 cos α) + a0= λ2 η2 + 2a01 ξ + 2a02 η + a0 = 0.(5.11)4§ã稬 ¯®¤à®¡¥¥ ãà ¢¥¨¥ (5.11).«ãç © I.
a01 = a1 cos α + a2 sin α 6= 0. ¥á«®¦® ¢¨¤¥âì, çâ® ¢ ᨫã (5.2) ¤ ®¥ãá«®¢¨¥ ãá«®¢¨¥ íª¢¨¢ «¥â® ⮬ã, çâ® a1 a12 − a2 a11 6= 0. . ª. a12 6= 0, â®|tg α| < ∞, ¨ ¬ë ¨¬¥¥¬ sin α = ± √ 2a11 2 ¨ cos α = ∓ √ 2a12 2 .)a11 +a12a11 +a12 á«ãç ¥ I ãà ¢¥¨¥ (5.11) ¬®¦¥â ¡ëâì ¯à¥¤áâ ¢«¥® ¢ ¢¨¤¥³ a0 ´2 ´³a02a0 λ2 − (a02 )2 ´220= λ2 η + 2 η ++ 2a 1 ξ +λ2λ22a01 λ2³ a 0 ´2³ a λ − (a0 )2 ´= λ2 η+ 2 +2a01 ξ + 0 2 0 2= λ2 (η−η0 )2 +2a01 (ξ−ξ0 ) = λ2 (y )2 +2a01 xλ22a1 λ2³λ2 η 2 + 2a01 ξ + 2a02 η + a0¨«¨ ¦¥y2=−2a01λ2x=−2a01S= 0,(5.12)x .«ï ⮣®, çâ®¡ë ¢¥«¨ç¨ − 2λa21 ¡ë« ¡ë ¯®«®¦¨â¥«ì®©, ¬ë ¤®«¦ë ¢ë¡à â좥ªâ®à (cos α, sin α) â ª¨¬ ®¡à §®¬, ç⮡ë0Sa01= λ2 (a1 cos α + a2 sin α) < 0, íâ® ¢á¥£¤ ¬®¦® ᤥ« âì, ¯®áª®«ìªãa11,a211 + a212sin α = ± pa12.a211 + a212cos α = ∓ p®®à¤¨ âë (x0 , y0 ) æ¥âà ª ®¨ç¥áª®© á¨áâ¥¬ë ª®®à¤¨ â ¢ á«ãç ¥ I ý¢ áâ னá¨á⥬¥ ª®®à¤¨ âþ ¢ëç¨á«ïîâáï ¯® ä®à¬ã«¥µcos αsin α− sin αcos ᶵξ0η0¶µ=x0y0¶.à ¢¥¨¥ (5.12) ¯à¥¤áâ ¢«ï¥â ᮡ®© ª ®¨ç¥áª®¥ ãà ¢¥¨¥ ¯ à ¡®«ë.«ãç © II.
a01 = a1 cos α + a2 sin α = 0. ®£¤ (5.11) ¨¬¥¥â ¢¨¤λ2 η 2 + 2ηa02 + a0= 0.(5.13)८¡à §ã¥¬ ãà ¢¥¨¥ (5.13):λ2 η 2 + 2ηa02 + a0ý¤¢¨¥¬þ ª®®à¤¨ â뵶2a02(a0 )2= λ2 η ++ a0 − 2λ2λ2(= ξ,ay = η + λ22 ,x0= 0.(5.14)5⮣¤ ãà ¢¥¨¥ (5.14) ¯à¨¬¥â ¢¨¤a0 λ2 − (a02 )2λ2 y2 +λ2= 0 ⇐⇒ y2 +KS2= 0,K= a0 λ2 − (a02 )2 = a0 S − (a02 )2 . (5.15)à ¢¥¨¥ (5.15) ¯à¥¤áâ ¢«ï¥â ᮡ®î10 ¯à¨ K > 0 ¤¢¥ ¯ à ««¥«ìë¥ ¬¨¬ë¥ ¯àï¬ë¥,20 ¯à¨ K < 0 ¤¢¥ ¢¥é¥áâ¢¥ë¥ ¯ à ««¥«ìë¥ ¯àï¬ë¥,30 ¯à¨ K = 0 ¤¢¥ ᮢ¯ ¤ î騥 ¯àï¬ë¥.⢥ত¥¨¥ 5.1.
á«ãç ¥ a1 cos α + a2 sin α = 0 ¬ë ¨¬¥¥¬µK= deta11a1a1a0¶µ+ deta22a2a2a0¶.®ª § ⥫ìá⢮. ë ¨¬¥¥¬µdeta11a1a1a0¶µ+ deta22a2¶a2a0= a11 a0 − a21 + a22 a0 − a22= a0 (a11 + a22 ) − a21 − a22 = a0 S − a21 − a22 . ᫨ a1 = a2 = 0, â® a02 = 0, ¨ ¨ ¢ í⮬ á«ãç ¥ ã⢥ত¥¨¥ 5.1 ¤®ª § ®.ãáâì a21 + a22 6= 0. ë ¨¬¥¥¬ a01 = a1 cos α + a2 sin α = 0, ¯®í⮬ãcos α =±a2,a21 + a22sin α =p∓a1.a21 + a22p«¥¤®¢ ⥫ì®,a02qa21 + a22 ⇒ (a02 )2= −a1 sin α + a2 cos α = ±= a21 + a22 .¥¢®©á⢮ 5.1. ¥«¨ç¨ K= detµa11a1a1a0¶µ+ deta22a2a2a0¶¥ ¬¥ï¥âáï ¯à¨ ¯®¢®à®â¥ ª®®à¤¨ âëå ®á¥©.®ª § ⥫ìá⢮.
ãáâìµ ¶ µ¶µ ¶cosϕ − sin ϕxx~ .= sin ϕ cos ϕyy~®£¤ , ¯à®¨§¢®¤ï ¢ F (x, y) ᮮ⢥âáâ¢ãî騥 § ¬¥ë ¯¥à¥¬¥ëå, ¬ë ¯à¨å®¤¨¬ ª¢ëà ¦¥¨îFe(~x, y~) = F (cos x~ϕ− y~ sin ϕ, sin x~ϕ +~y cos ϕ) = a~11 x~2 +2~a12 x~y~+~a22 y~2 +2~a1 x~ +2~a2 y~+~a0 ,6£¤¥ a~1 = a1 cos ϕ + a2 sin ϕ, a~2 = −a1 sin ϕ + a2 cos ϕ, a~0 = a0 ,a~11= a11 cos2 ϕ + 2a12 cos ϕ sin ϕ + a22 sin2 ϕ,a~22= a11 sin2 ϕ − 2a12 cos ϕ sin ϕ + a22 cos2 ϕ.®£¤ ¥á«®¦® ¯à®¢¥à¨âì, ç⮵deta~11a~1a~1a~0¶µ+ deta~22a~2a~2a~0¶µ= deta11a1a1a0¶µ+ deta22a2a2a0¶. ¥¥£ª® ¢¨¤¥âì, çâ® ç¨á«® K ¥ ¬¥ï¥âáï ¨ ¯à¨ ®âà ¦¥¨¨ ®¤®© ª®®à¤¨ ⮩®á¨ ®â®á¨â¥«ì® ¤à㣮©, ¯®í⮬㠮® ï¥âáï ®¤¨ ª®¢ë¬ ¢® ¢á¥å ¯àאַ㣮«ìëå á¨á⥬ å ª®®à¤¨ â á ®¡é¨¬ ç «®¬, ®¤ ª® ¬®¦¥â ¬¥ïâìáï ¯à¨ á¤¢¨£¥á¨áâ¥¬ë ª®®à¤¨ â.
¨á«® K §ë¢ ¥âáï ®à⮣® «ìë¬ á¥¬¨¨¢ ਠ⮬(¯®«ã¨¢ ਠ⮬).à⮣® «ìë¥ ¨¢ ਠâë ªà¨¢ëå 2-£® ¯®à浪 ¯à¥¤¥«¥¨¥ 5.1. à⮣® «ìë¬ ¨¢ ਠ⮬ ¯®«¨®¬ P (x1 , . . . , xn ) §ë¢ -¥âáï äãªæ¨ï ®â ª®íää¨æ¨¥â®¢ í⮣® ¯®«¨®¬ , ª®â®à ï ¥ ¬¥ï¥âáï ¯à¨ ¯¥à¥å®¤¥®â ®¤®© ¯àאַ㣮«ì®© á¨áâ¥¬ë ª®®à¤¨ â ª ¤à㣮©. ää¨ë¬ ¨¢ ਠ⮬¯®«¨®¬ P (x1 , . . . , xn ) §ë¢ ¥âáï äãªæ¨ï ®â ª®íää¨æ¨¥â®¢ í⮣® ¯®«¨®¬ ,ª®â®à ï ¥ ¬¥ï¥âáï ¯à¨ ¯¥à¥å®¤¥ ®â ®¤®© ä䨮© á¨áâ¥¬ë ª®®à¤¨ â ª ¤à㣮©. ¯¨è¥¬F (x, y ) = a11 x2 + 2a12 xy + a22 y 2 + 2a1 x + 2a2 y + a0( x y 1) a11 a12=a1a12a22a2 a1xa2 y .a01(5.16)¤¥« ¥¬ ®à⮣® «ìãî § ¬¥ã ¯¥à¥¬¥ëå ¢ (5.16), â.