Приведение к каноническому виду уравнения онлайн: Привести к каноническому виду — Калькулятор с подробным решением онлайн

Содержание

Решение высшей математики онлайн

‹— Назад

В главе «Поверхности второго порядка», где рассматривались поверхности второго порядка, было выписано их общее уравнение (13.1), а дальше для каждой поверхности использовалась своя прямоугольная декартова система координат, в которой уравнение поверхности имело канонический вид. В этом разделе мы выясним, как по общему уравнению найти такую систему координат. Результаты этого раздела используются и для приведения общего уравнения кривой второго порядка к каноническому виду. Достаточно будет во всех рассуждениях отбросить третью координату.

Пусть в пространстве задана прямоугольная декартова система координат . Рассмотрим общее уравнение поверхности второго порядка, коэффициенты в котором обозначены специальным образом

(19.

где — числа, причем хотя бы одно из чисел отлично от нуля.

Выделим квадратичную часть выражения, стоящего в уравнении слева,

Такое выражение называется квадратичной формой от трех переменных. Составим матрицу

Эта матрица называется матрицей квадратичной формы . Она является симметричной, то есть , или, другими словами, . Следует обратить внимание на то, как эта матрица составлена. На диагонали у нее стоят коэффициенты при квадратах переменных, а в остальных местах — половины коэффициентов при произведениях переменных.

Исходная система координат является прямоугольной, поэтому скалярное произведение векторов с координатными столбцами , задается формулой . Сформулируем две теоремы, позволяющие пользоваться приведенным ниже алгоритмом.

Теорема 19.4 Если матрица — симметричная, то ее собственные числа являются вещественными числами и существует ортонормированный базис из собственных векторов.

Пусть — матрица квадратичной формы . По сформулированной теореме у нее существует ортонормированный базис из собственных векторов. Обозначим их , , , и пусть эти векторы имеют координаты

Базис i, j, k назовем старым, а базис — новым. Тогда матрица перехода 19.1.4.а будет иметь вид

Выберем новую систему координат так, что начало координат не изменяется, а новые базисные векторы , , задают направления новых координатных осей , , (рис. 19.8).

Рис.19.8.Система координат

Тогда координаты точки являются координатами ее радиус-вектора и, следовательно, при замене базиса меняются по формуле (18. 1)

(19.8)

Теорема 19.5 Пусть собственные векторы , , матрицы квадратичной формы , образующие ортонормированный базис, соответствуют собственным числам , , . Тогда в системе координат квадратичная форма принимает вид

Если мы из равенства (19.8) выпишем выражение , , через новые переменные , , и подставим в уравнение (19.7), то обнаружим, что квадратичная его часть и линейная часть преобразуются независимо друг от друга. В результате уравнение в системе координат имеет вид

(19.9)

Хотя бы одно из чисел , , отлично от нуля, иначе матрица была бы нулевой.

Рассмотрим три случая.

Пусть все собственные числа , , отличны от нуля. В уравнении (19.9) выделим полные квадраты Выполним параллельный перенос системы координат , взяв за новое начало системы координат точку (см. формулы (13.21)). Тогда в новой системе координат уравнение запишется в виде Здесь возможны следующие варианты.
1. Пусть . Перенесем в правую часть и поделим обе части на , получим
  1. Если числа , , отрицательны, то ни одна точка пространства не удовлетворяет этому уравнению. Говорят, что оно определяет мнимый эллипсоид.
  2. Если числа , , положительны, то уравнение является каноническим уравнением эллипсоида.
  3. Если одно из чисел , , отрицательно, а остальные положительны, то (после переименования осей) получим каноническое уравнение однополостного гиперболоида.
  4. Если одно из чисел , , положительно, остальные отрицательны, то (после переименования осей) получим каноническое уравнение двуполостного гиперболоида.
2. Пусть .
  1. Если все числа , , положительны, то только начало координат удовлетворяет этому уравнению. Поверхность выродилась в точку.
  2. Если одно из чисел , , отрицательно, а два положительны, то (после переименования осей) получим каноническое уравнение конуса.
  Если же два числа отрицательны или все три отрицательны, то, умножив обе части уравнения на , получим случай 2 или случай 1.
Пусть одно из чисел , , равно нулю, а два других отличны от нуля. Допустим, что . Тогда в уравнении (19.9) выделим полные квадраты по переменным ,
1. Пусть . Преобразуем уравнение к виду Поделим обе части уравнения на и выполним параллельный перенос осей координат, взяв за новое начало координат точку . Получим уравнение
  1. Если числа и положительны, то это — каноническое уравнение эллиптического параболоида.
  2. Если , , получим каноническое уравнение гиперболического параболоида.
  Если числа и отрицательны или , , то сменим направление у оси на противоположное и получим либо случай 1, либо случай 2.
2. Пусть . Тогда поверхность является цилиндрической, образующие которой параллельны оси , а направляющей служит кривая на плоскости с уравнением Анализ поверхностей с таким уравнением предоставляем читателю.
Пусть только одно из чисел , , отлично от нуля. Допустим, что . Тогда в уравнении (19.9) выделим полный квадрат по переменному
1. Пусть хотя бы одно из чисел , отлично от нуля. Тогда на плоскости возьмем две перпендикулярные прямые и . Возьмем новую систему координат, у которой начало будет в точке , ось направлена по оси , ось направлена вдоль второй прямой, а ось направлена вдоль первой прямой. Тогда уравнение примет вид Это — уравнение цилиндрической поверхности, образующие которой параллельны оси , а направляющей служит кривая на плоскости с уравнением Анализ возможных поверхностей оставляем читателю.
2. Пусть . Тогда уравнение принимает вид
  1. Если число справа положительно, то уравнение определяет две плоскости
  2. Если число справа равно нулю, то уравнение определяет одну плоскость
  3. Если число справа отрицательно, то ни одна точка пространства уравнению не удовлетворяет.

Итак, получен алгоритм, позволяющий установить, какая поверхность задается уравнением второго порядка и каково ее положение в пространстве.

Пример 19.11 Приведите уравнение поверхности

к каноническому виду.

Решение. Квадратичная форма имеет вид

Выписываем ее матрицу

Находим ее собственные числа. Для этого запишем характеристическое уравнение

После вычисления определителя получим

Подбором находим один корень . Преобразуем уравнение, выделяя множитель

или

откуда

Находим два других корня характеристического уравнения и .

Находим собственные векторы. Для собственного числа для координат собственного вектора получим систему уравнений

Решая ее находим, что фундаментальная система решений содержит только одно решение, и в качестве собственного вектора можно взять . Для собственного числа для координат собственного вектора получим систему уравнений

Отсюда находим собственный вектор . Для собственного числа для координат собственного вектора получим систему уравнений

Отсюда находим собственный вектор .

Легко проверить, что , то есть собственные векторы попарно ортогональны. Их длины равны соответственно , , . Поэтому векторы нового ортонормированного базиса будут иметь координаты

Матрица перехода имеет вид

Старые координаты связаны с новыми уравнением , то есть

(19.10)

Подставим эти выражения в исходное уравнение. Квадратичная форма примет вид, в котором произведения переменных будут отсутствовать, а коэффициентами при квадратах будут служить собственные числа

Приводим подобные члены

Выделим полные квадраты

или

Выполняем параллельный перенос осей координат

Новое начало системы координат имеет координаты

В исходной системе координат точка в соответствии с формулами (19. 10) имеет координаты

Рис.19.9.Система координат

В новой системе координат (рис. 19.9) уравнение принимает канонический вид

Это уравнение является каноническим уравнением однополостного гиперболоида. Его центр находится в точке , две вещественные оси параллельны векторам , , вещественные полуоси равны , . Мнимая ось параллельна вектору , мнимая полуось равна . Изображение гиперболоида приведено на рисунке 19.10.

Рис.19.10.Изображение гиперболоида

Математика, вышка, высшая математика, математика онлайн, вышка онлайн, онлайн математика, онлайн решение математики, ход решения, процес решения, решение, задачи, задачи по математике, математические задачи, решение математики онлайн, решение математики online, online решение математики, решение высшей математики, решение высшей математики онлайн, матрицы, решение матриц онлайн, векторная алгебра онлайн, решение векторов онлайн, система линейных уравнений, метод Крамера, метод Гаусса, метод обратной матрицы, уравнения, системы уравнений, производные, пределы, интегралы, функция, неопределенный интеграл, определенный интеграл, решение интегралов, вычисление интегралов, решение производных, интегралы онлайн, производные онлайн, пределы онлайн, предел функции, предел последовательности, высшие производные, производная неявной функции

Установить какую линию определяет уравнение онлайн.

Приведение кривой второго порядка к каноническому виду. условие параллельности прямых

определяет на плоскости кривую. Группа членов называется квадратичной формой, – линейной формой. Если в квадратичной форме содержатся только квадраты переменных, то такой ее вид называется каноническим, а векторы ортонормированного базиса, в котором квадратичная форма имеет канонический вид, называются главными осями квадратичной формы.
Матрица называется матрицей квадратичной формы. Здесь a 1 2 =a 2 1 . Чтобы матрицу B привести к диагональному виду, необходимо за базис взять собственные векторы этой матрицы, тогда , где λ 1 и λ 2 – собственные числа матрицы B.
В базисе из собственных векторов матрицы B квадратичная форма будет иметь канонический вид: λ 1 x 2 1 +λ 2 y 2 1 .
Эта операция соответствует повороту осей координат. Затем производится сдвиг начала координат, избавляясь тем самым от линейной формы.
Канонический вид кривой второго порядка: λ 1 x 2 2 +λ 2 y 2 2 =a , причем:
а) если λ 1 >0; λ 2 >0 – эллипс, в частности, при λ 1 =λ 2 это окружность;

б) если λ 1 >0, λ 2 0) имеем гиперболу;
в) если λ 1 =0 либо λ 2 =0, то кривая является параболой и после поворота осей координат имеет вид λ 1 x 2 1 =ax 1 +by 1 +c (здесь λ 2 =0).

Дополняя до полного квадрата, будем иметь: λ 1 x 2 2 =b 1 y 2 .

Пример . Дано уравнение кривой 3x 2 +10xy+3y 2 -2x-14y-13=0 в системе координат (0,i,j), где i =(1,0) и j =(0,1).
1. Определить тип кривой.
2. Привести уравнение к каноническому виду и построить кривую в исходной системе координат.
3. Найти соответствующие преобразования координат.

Решение . Приводим квадратичную форму B=3x 2 +10xy+3y 2 к главным осям, то есть к каноническому виду. Матрица этой квадратичной формы . Находим собственные числа и собственные векторы этой матрицы:

Характеристическое уравнение:
; λ 1 =-2, λ 2 =8. Вид квадратичной формы: .
Исходное уравнение определяет гиперболу.

Заметим, что вид квадратичной формы неоднозначен. Можно записать 8x 1 2 -2y 1 2 , однако тип кривой остался тот же – гипербола.
Находим главные оси квадратичной формы, то есть собственные векторы матрицы B. .
Собственный вектор, отвечающий числу λ=-2 при x 1 =1: x 1 =(1,-1).

В качестве единичного собственного вектора принимаем вектор , где – длина вектора x 1 .
Координаты второго собственного вектора, соответствующего второму собственному числу λ=8, находим из системы
.
1 ,j 1).
По формулам (5) пункта 4.3.3. переходим к новому базису:
или

; . (*)

Вносим выражения x и y в исходное уравнение и, после преобразований, получаем: .
Выделяем полные квадраты : .
Проводим параллельный перенос осей координат в новое начало: , .
Если внести эти соотношения в (*) и разрешить эти равенства относительно x 2 и y 2 , то получим: , . В системе координат (0*, i 1 , j 1) данное уравнение имеет вид: .

Для построения кривой строим в старой системе координат новую: ось x 2 =0 задается в старой системе координат уравнением x-y-3=0, а ось y 2 =0 уравнением x+y-1=0. Начало новой системы координат 0 * (2,-1) является точкой пересечения этих прямых.
Для упрощения восприятия разобьем процесс построения графика на 2 этапа:
1.

Переход к системе координат с осями x 2 =0, y 2 =0, заданными в старой системе координат уравнениями x-y-3=0 и x+y-1=0 соответственно.

2. Построение в полученной системе координат графика функции.

Окончательный вариант графика выглядит следующим образом (см. Решение :Скачать решение

Задание . Установить, что каждое из следующих уравнений определяет эллипс, и найти координаты его центра С, полуоси, эксцентриситет, уравнения директрис. Изобразить эллипс на чертеже, указав оси симметрии, фокусы и директрисы.

Решение .

§ 9. Понятие уравнения линии.

Задание линии при помощи уравнения

Равенство вида F(x, y) = 0 называется уравнением с двумя переменными x , у, если оно справедливо не для всяких пар чисел х, у. Говорят, что два числа x = x 0 , у=у 0, удовлетворяют некоторому уравнению вида F(х, у)=0, если при подстановке этих чисел вместо переменных х и у в уравнение его левая часть обращается в нуль.

Уравнением данной линии (в назначенной системе координат) называется такое уравнение с двумя переменными , которому удовлетворяют координаты каждой точки, лежащей на этой линии , и не удовлетворяют координаты каждой точки, не лежащей на ней.

В дальнейшем вместо выражения «дано уравнение линии

F(х, у) = 0» мы часто будем говорить короче: дана линия F (х, у) = 0.

Если даны уравнения двух линий F (х, у) = 0 и Ф(х, y) = Q, то совместное решение системы

Даёт все точки их пересечения. Точнее, каждая пара чисел , являющаяся совместным решением этой системы, определяет одну из точек пересечения.

1) х 2 +у 2 = 8, х-у = 0;

2) х 2 +у 2 -16x +4у +18 = 0, х + у = 0;

3) х 2 +у 2 -2x +4у -3 = 0, х 2 + у 2 = 25;

4) х 2 +у 2 -8x +10у+40 = 0, х 2 + у 2 = 4.

163. В полярной системе координат даны точки

Установить, какие из этих точек лежат на линии, определённой уравнением в полярных координатах  = 2 cos , и какие не лежат на ней. Какая линия определяется данным уравнением? (Изобразить её на чертеже:)

164. На линии, определённой уравнением  =
, найти точки , полярные углы которых равны следующим числам: а) ,б) — , в) 0, г) . Какая линия определена данным уравнением?

(Построить её на чертеже.)

165. На линии, определённой уравнением  =
, найти точки ,полярные радиусы которых равны следующим числам: а) 1, б) 2,в)
. Какая линия определена данным уравнением? (Построить её на чертеже.)

166. Установить, какие линии определяются в полярных координатах следующими уравнениями (построить их на чертеже):

1)  = 5; 2)  = ; 3)  = ; 4)  cos  = 2; 5)  sin  = 1;

6)  = 6 cos ; 7)  = 10 sin ; 8) sin  =

Равенство вида F(x, у) = 0 называется уравнением с двумя переменными х, у, если оно справедливо не для всяких пар чисел х, у.

Говорят, что два числа х = x 0 , у = y 0 удовлетворяют некоторому уравнению вида F(x, y) = 0, если при подстановке этих чисел вместо переменных х и у в уравнение его левая часть обращается в нуль.

Уравнением данной линии (в назначенной системе координат) называется такое уравнение с двумя переменными, которому удовлетворяют координаты каждой точки, лежащей на этой линии, и не удовлетворяют координаты каждой точки, не лежащей на ней.

В дальнейшем вместо выражения «дано уравнение линии F(x, у) = 0» мы часто будем говорить короче: дана линия F(x, у) = 0.

Если даны уравнения двух линий F(x, у)= 0 и Ф(x, у) = 0, то совместное решение системы

F(x,y) = 0, Ф(х, у) = 0

дает все точки их пересечения. Точнее, каждая пара чисел, являющаяся совместным решением этой системы, определяет одну из точек пересечения,

157. Даны точки *) M 1 (2; -2), М 2 (2; 2), M 3 (2; — 1), M 4 (3; -3), M 5 (5; -5), М 6 (3; -2). Установить, какие из данных точек лежат на линии, определенной уравнением х + y = 0, и какие не лежат на ней.

Какая линия определена данным уравнением? (Изобразить ее на чертеже.)

158. На линии, определенной уравнением х 2 + у 2 = 25, найти точки, абсциссы которых равны следующим числам: 1) 0, 2) -3, 3) 5, 4) 7; на этой же линии найти точки, ординаты которых равны следующим числам: 5) 3, 6) -5, 7) -8. Какая линия определена данным уравнением? (Изобразить ее на чертеже.)

159. Установить, какие линии определяются следующими уравнениями (построить их на чертеже): 1)x — у = 0; 2) х + у = 0; 3) x — 2 = 0; 4)x + 3 = 0; 5) y — 5 = 0; 6) у + 2 = 0; 7) х = 0; 8) у = 0; 9) х 2 — хy = 0; 10) ху + у 2 = 0; 11) х 2 — у 2 = 0; 12) ху = 0; 13) у 2 — 9 = 0; 14) х 2 — 8x + 15 = 0; 15) у 2 + by + 4 = 0; 16) х 2 у — 7ху + 10y = 0; 17) у — |х|; 18) х — |у|; 19) y + |x| = 0; 20) x + |у| = 0; 21) у = |х — 1|; 22) y = |x + 2|; 23) х 2 + у 2 = 16; 24) (х — 2) 2 + {у- 1) 2 = 16; 25 (x + 5) 2 + (у-1) 2 = 9; 26) (x — 1) 2 + y 2 = 4; 27) x 2 + (y + 3) 2 = 1; 28) (x — 3) 2 + y 2 = 0; 29) x 2 + 2y 2 = 0; 30) 2x 2 + 3y 2 + 5 = 0; 31) (x — 2) 2 + (y + 3) 2 + 1 = 0.

160. Даны линии: l)x + y = 0; 2)х — у = 0; 3)x 2 + у 2 — 36 = 0; 4) х 2 + у 2 — 2х + у = 0; 5) х 2 + у 2 + 4х — 6у — 1 = 0. Определить, какие из них проходят через начало координат.

161. Даны линии: 1) х 2 + у 2 = 49; 2) {х — 3) 2 + (у + 4) 2 = 25; 3) (х + 6) 2 + (y — З) 2 = 25; 4) (х + 5) 2 + (y — 4) 2 = 9; 5) х 2 + у 2 — 12x + 16у — 0; 6) х 2 + у 2 — 2x + 8y + 7 = 0; 7) х 2 + у 2 — 6х + 4у + 12 = 0. Найти точки их пересечения: а) с осью Ох; б) с осью Оу.

162. Найти точки пересечения двух линий:

1) х 2 + у 2 — 8; х — у =0;

2) х 2 + у 2 — 16х + 4у + 18 = 0; х + у = 0;

3) х 2 + у 2 — 2х + 4у — 3 = 0; х 2 + у 2 = 25;

4) х 2 + у 2 — 8y + 10у + 40 = 0; х 2 + у 2 = 4.

163. В полярной системе координат даны точки M 1 (l; π/3),M 2 (2; 0).М 3 (2; π/4), М 4 (√3; π/6) и M 5 (1; 2/3π). Установить, какие из этих точек лежат на линии, определенной в полярных координатах уравнением р = 2cosΘ, и какие не лежат на ней. Какая линия определяется данным уравнением? (Изобразить ее на чертеже. )

164. На линии, определенной уравнением p = 3/cosΘ найти точки, полярные углы которых равны следующим числам: а) π/3 , б) — π/3, в) 0, г) π/6. Какая линия определена данным уравнением? (Построить ее на чертеже.)

165. На линии, определенной уравнением p = 1/sinΘ, найти точки, полярные радиусьмкоторых равны следующим числам: а) 1 6) 2, в) √2 . Какая линия определена данным уравнением? (Построить ее на чертеже.)

166. Установить, какие линии определяются в полярных координатах следующими уравнениями (построить их на чертеже): 1) р = 5; 2) Θ = π/2; 3) Θ = — π/4; 4) р cosΘ = 2; 5) p sinΘ = 1; 6.) p = 6cosΘ; 7) р = 10 sinΘ; 8) sinΘ = 1/2; 9) sinp = 1/2.

167. Построить на черТёЖе следующие спйралй Архимеда: 1) р = 20; 2) р = 50; 3) p = Θ/π; 4) р = -Θ/π.

168. Построить на чертеже следующие гиперболиче-ские спирали: 1) p = 1/Θ; 2) p = 5/Θ; 3) р = π/Θ; 4) р= — π/Θ

169. Построить на чертеже следующие логарифми-ческие спирали: 1) р = 2 Θ ; 2) p = (1/2) Θ .

170. Определить длины отрезков, на которые рассе-кает спираль Архимеда р = 3Θ луч, выходящий из полюса и наклоненный к полярной оси под углом Θ = π/6. Сделать чертеж.

171. На спирали Архимеда р = 5/πΘ взята точка С, полярный радиус которой равен 47. Определить, на сколько частей эта спираль рассекает полярный радиус точки С. Сделать чертеж.

172. На гиперболической спирали P = 6/Θ найти точку Р, полярный радиус которой равен 12. Сделать чертеж.

173. На логарифмической спирали р = 3 Θ найти точку P, полярный радиус которой равен 81. Сделать чертеж.

Рассмотрим функцию, заданную формулой (уравнением)

Этой функции, а следовательно, и уравнению (11) соответствует на плоскости вполне определенная линия, которая является графиком данной функции (см. рис. 20). Из определения графика функции следует, что эта линия состоит из тех и только тех точек плоскости координаты которых удовлетворяют уравнению (11).

Пусть теперь

Линия, являющаяся графиком этой функции, состоит из тех и только тех точек плоскости координаты которых удовлетворяют уравнению (12). Это значит, что если точка лежит на указанной линии, то ее координаты удовлетворяют уравнению (12). Если же точка не лежит на этой линии, то ее координаты уравнению (12) не удовлетворяют.

Уравнение (12) разрешено относительно у. Рассмотрим уравнение, содержащее х и у и не разрешенное относительно у, например уравнение

Покажем, что и этому уравнению в плоскости соответствует линия, а именно — окружность с центром в начале координат и радиусом, равным 2. Перепишем уравнение в виде

Его левая часть представляет собой квадрат расстояния точки от начала координат (см. § 2, п. 2, формула 3). Из равенства (14) следует, что квадрат этого расстояния равен 4.

Это значит, что любая точка , координаты которой удовлетворяют уравнению (14), а значит и уравнению (13), находится от начала координат на расстоянии, равном 2.

Геометрическое место таких точек есть окружность с центром в начале координат и радиусом 2. Эта окружность и будет линией, соответствующей уравнению (13). Координаты любой ее точки, очевидно, удовлетворяют уравнению (13). Если же точка не лежит на найденной нами окружности, то квадрат ее расстояния от начала координат будет либо больше, либо меньше 4, а это значит, что координаты такой точки уравнению (13) не удовлетворяют.

Пусть теперь, в общем случае, дано уравнение

в левой части которого стоит выражение, содержащее х и у.

Определение. Линией, определяемой уравнением (15), называется геометрическое место точек плоскости координаты которых удовлетворяют этому уравнению.

Это значит, что если линия L определяется уравнением то координаты любой точки L удовлетворяют этому уравнению, а координаты всякой точки плоскости лежащей вне L, уравнению (15) не удовлетворяют.

Уравнение (15) называется уравнением линии

Замечание. Не следует думать, что любое уравнение определяет какую-нибудь линию. Например, уравнение не определяет никакой линии. В самом деле, при любых действительных значениях и у левая часть данного уравнения положительна, а правая равна нулю, и следовательно, этому уравнению не могут удовлетворять координаты никакой точки плоскости

Линия может определяться на плоскости не только уравнением, содержащим декартовы координаты, но и уравнением в полярных координатах. Линией, определяемой уравнением в полярных координатах, называется геометрическое место точек плоскости, полярные координаты которых удовлетворяют этому уравнению.

Пример 1. Построить спираль Архимеда при .

Решение. Составим таблицу для некоторых значений полярного угла и соответствующих им значений полярного радиуса .

Строим в полярной системе координат точку , которая, очевидно, совпадает с полюсом; затем, проведя ось под углом к полярной оси, строим на этой оси точку с положительной координатой после этого аналогично строим точки с положительными значениями полярного угла и полярного радиуса (оси для этих точек на рис. 30 не указаны).

Соединив между собой точки получим одну ветвь кривой, обозначенную на рис. 30 жирной линией. При изменении от 0 до эта ветвь кривой состоит из бесконечного числа витков.

Таким образом, агип. = с/2 = 2 и bгип.2 = с2 – агип.2 = 16 – 4 = 12. x2 y2 Уравнение искомой гиперболы имеет вид: − = 1. 4 12 Задача 11. Составить уравнение параболы, если известны ее фокус F(-7, 0) и уравнение директрисы x – 7 = 0. Решение Из уравнения директрисы имеем x = -p/2 = 7 или p = -14. Таким образом, уравнение искомой параболы 2 y = -28x. Задача 12. Установить, какие линии определяются следующими уравнениями. Сделать чертежи. 3 2 1. y = 7 − x − 6 x + 13, y 0 Решение ρ⋅cosϕ = a → ρ = a/cosϕ. a 0 ρ 2). y = b, b > 0 b Решение ρ⋅sinϕ = b → ρ = b/sinϕ. 0 ρ 3). (х2 + у2)2 = а2ху Решение: xy ≥ 0, a2 ρ = a ρ cos ϕ sin ϕ → ρ = sin 2ϕ, sin 2ϕ ≥ 0 . 4 2 2 2 2 Уравнение кривой в полярных координатах имеет a вид ρ = sin 2ϕ , ϕ∈ [ 0, π 2] ∪ [ π, 3π 2] и задает 2 двухлепестковую розу: Задача 26. Построить заданные в полярной системе координат линии: 1). ρ = 2a⋅sinϕ, a > 0. Решение y x 2 + y 2 = 2a ⋅ , x +y 2 2 a 2 2 x + y – 2ay = 0, ρ 0 49 x2 + (y – a)2 = a2. 2). ρ = 2 + cosϕ. Решение Линия получается, если каждый радиус-вектор окружности ρ = cosϕ увеличить на два. Найдем координаты контрольных точек: ϕ = 0, ρ = 3; ϕ = π/2, ρ = 2; ϕ = π, ρ = 1. 9 3). ρ = 4 − 5cos ϕ Решение 4 – 5⋅cosϕ > 0, cosϕ

Сокращенная форма эшелона строк (RREF) матричного калькулятора или строковой канонической форме, и показывает процесс шаг за шагом

Он не только приводит заданную матрицу к уменьшенной форме эшелона строк, но также показывает решение с точки зрения элементарных операций над строками, применяемых к матрице. Этот онлайн-калькулятор может помочь вам с задачами матрицы RREF. Определения и теорию можно найти под калькулятором.

Калькулятор эшелонированной формы матрицы (RREF)

1 2 0 1 0 0 0 0 0 3 0 0 0 0 1 3 1 0

Матрица

Точность вычислений

Округление

Сокращенная ступенчатая форма матрицы (RREF)

Файл очень большой. Во время загрузки и создания может происходить замедление работы браузера.

Сокращенная форма эшелона строк матрицы

Матрица называется формой эшелона строк (REF), если

все ненулевые строки (строки с хотя бы одним ненулевым элементом) выше любых строк всех нули
старший коэффициент (первое ненулевое число слева, также называемое опорным) ненулевого ряда всегда находится строго справа от старшего коэффициента строки над ним (хотя в некоторых текстах говорится, что старший коэффициент должно быть 1).

Пример матрицы в форме REF:

Говорят, что матрица находится в форме сокращенного эшелона строк (RREF), если

она представлена в форме эшелона строк
ведущей записью в каждой ненулевой строке является 1 (называемая ведущей 1)
в каждом столбце, содержащем ведущую единицу, везде нули

Пример матрицы в форме RREF:

Преобразование в сокращенную ступенчатую форму строк

Вы можете использовать последовательность элементарных операций над строками для преобразования любой матрицы в ступенчатую форму строк и сокращенную ступенчатую форму строк. Обратите внимание, что каждая матрица имеет уникальную уменьшенную форму эшелона строк.

Элементарные операции со строками:

Перестановка двух строк

Умножение строки на ненулевую константу

Добавление одной строки к другой строке

Элементарные операции со строками сохраняют пространство строк матрицы, поэтому результирующая матрица с уменьшенным эшелоном строк содержит порождающий набор для пространства строк исходной матрицы.

Калькулятор выше показывает пошагово все элементарные операции со строками, а также их результаты, необходимые для преобразования заданной матрицы в RREF.

URL -адрес, скопированный в буфер обмена

Аналогичные калькуляторы

• Решение нехогенной системы линейных уравнений с использованием матричной инверсии
• Гауссовый элиминация
• Модульная обратная обратная интенсивность
• Matrix Triangulate Cliangulate

 #алгебра #RREF Матрица линейной алгебры алгебры Сокращенная форма эшелона строк RREF 92=3\Big(y-\frac{1}{4}\Big)$$ ясно дает понять, что мы имеем дело с параболическим цилиндром, но нам нужна (метрическая) каноническая форма, мы должны сделать что-то большее.

Для начала попробуем произвести все расчеты. Пусть $B$ — «полная» матрица квадрики, т.е. $$ B=\left( \begin{matrix}1 & -1 & 1 & \frac{1}{2}\\ -1 & 1 & -1 & -2\\ 1 & -1 & 1 & \frac{1 {2}\\ \frac{1}{2} & -2 & \frac{1}{2} & 1\end{matrix} \right) $$ и $A$ «квадратичной части», т. 2+2pY=0 $$ где $\lambda$ и $p$ отличны от $0$, а $\lambda$ положительна ($2$ в $2p$ просто позволяет избежать дробей). В самом деле, если $B’$ и $A’$ — матрицы матрицы $F$, т.е. $$ B’=\left( \begin{matrix}\lambda & 0 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 0 & p\\ 0 & 0 & 0 & 0\\ 0 & p & 0 & 1\ end{matrix } \Правильно) $$ а также $$ A’=\left( \begin{matrix}\lambda & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & 0 \end{matrix} \right) $$ тогда инерция $B’$ равна $(2,1)$, а инерция $A$ равна $(1,0)$, как и следовало ожидать.

Мы также знаем, что есть четыре инварианта относительно переноса и поворота системы координат, а именно, если квадрика имеет полную матрицу $$ \mathcal{B}=\left( \begin{matrix} a_{11} & a_{12} & a_{13} & a_{14}\\ a_{11} & a_{22} & a_{23} & a_{24} \\ a_{13} & a_{23} & a_{33} & a_{34} \\ a_{14} & a_{24} & a_{34} & a_{44} \end{matrix } \Правильно) $$ то величины $\det(B)$, $\det(A)$, $\mathrm{tr}(A)$ и $$ I_2=\det\left( \begin{matrix} a_{11} & a_{12}\\ a_{11} & a_{22} \end{matrix} \right)+\det\left( \begin{matrix } a_{22} & a_{23}\\ a_{23} & a_{33} \end{matrix} \right)+\det\left( \begin{matrix} a_{33} & a_{13}\ \ a_{13} & a_{11} \end{matrix} \right) $$ не меняются при переносах и вращениях.