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次の行列の計算を行え. (1

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Academic year: 2021

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(1)

1. (i, j) 成分 aij が次のように与えられる 3×2行列 A= [aij] を具体的に書け.

(1)aij = (1)i+j (2) aij =i+j (3) aij =δji (4) aij =δi,j+2

(5)aij =ij (6) aij =δij+δi,j+1 (7) aij =δ1j ·δi1 (8) aij = (1)δij 2. 次の行列の(i, j) 成分 aij をクロネッカーのデルタを用いて表せ.

(1)A =

1 0 0 0 1 0 0 0 1

(2) A =

1 0 0 0 2 0 0 0 3

(3) A=

1 0 1 0 1 0 1 0 1

3. 次の正方行列 A が対称行列であるように a, b, c を定めよ.

A=

1 2a+ 1 3

b 2 a

c b2 0

4. 次の正方行列 B が交代行列であるように a, b, c, d を定めよ.

B=

a 1 0

1 b3 d+ 4

0 2 c

5. 次の行列の計算を行え.

(1)

[ 1 2

3 4 ]

+

[ 5 6

7 8 ]

(2)

[ 3 1 2

0 1 5 ]

[ 0 4 3

1 2 4

]

(3)

1 2 3

5

0

1

1

(4) 2

[

1 3 2 ]

+ (3) [

1 1 1 ]

(2)

6. 次の行列の計算を行え.

(1)

[ 3 1 0

0 0 1

]

4 3 2 1 0 1

1 0 0 0 1 0 0 0 1

200 10 3000

10099 20 53

33

23 30 2

(2)

[ 1 1 1 1

] [ 1 0

] +

[ 0 1

1 0

] [ 0 1

]

(3) [

0 1 1 0

]4

(4) [

1 2 ] t[

3 4 ] (5) t

[

4 5 6 ] [

1 2 3 ]

(6)

1 2 1 0 3 4 0 1 0 0 1 3 0 0 0 1

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

7. 以下の行列A, B に対して t(AB), t(BA), tBtA, tAtB を求めよ.

(1) A=

[ 1 3 4 2

]

, B=

[ 9 2 1 4

]

(2) A=

[ 1 4 0

4 2 2 ]

, B=

3 2 1 5 3 0

(3) A=

3 5 0 4 3 1 1 0 10

, B=

5 2 5 3 5 11

3 0 2

8. Am×n 行列のとき

[ Em A O En

]k

を求めよ.

(3)

9. 次の行列に対し,An を計算せよ.

(1)A =

0 1 0 0 0 1 0 0 0

(2) A =

0 0 1 1 0 0 0 1 0

(3) A=

a 0 0 0 b 0 0 0 c

(4)A =

[ a b 0 1

]

10. 次の等式をみたすx, y, z, w を求めよ.ただし,adbc ̸= 0とする.

[ x y z w

] [ a b c d

]

=

[ 1 0 0 1

]

11. A を正方行列とする.A5 =O であるとき,以下の行列を計算せよ.

(EA)(E+A+A2+A3+A4)

12. 次の列ベクトル a が列ベクトル b1,b21次結合で表すことができるための a, b の条件を求めよ.

(1) a=

a 2 3

, b1 =

1 2 1

, b2 =

2 3 1

(2) a=

0 a b

, b1 =

1

1 1

, b2 =

2 1 3

(3) a=

a b 1

, b1 =

1 1 1

, b2 =

2 1 0

13. u1,u2,u3,v1,v2,v3n 次列ベクトルとする.

[ v1 v2 v3

] =[

u1 u2 u3

]

1 3 5

1 4 6 0 2 7

であるとき,n 次列ベクトル w =v1+ 3v24v3u1,u2,u31次結合で表

(4)

14. 次の連立 1 次方程式を行列で表し,掃き出し法を用いて解け.

(1)

x+yz = 1 xy+z = 1

x+y+z = 1

(2)

a+ 2b3c=4 2a+ 4b+c= 13 8a+b5c=5

(3)

y+ 3z = 4

3x+ 2y+ 4z =4

2xy2z =5

(4)

p+ 3q+ 9r= 1 2q3r= 0 4r = 3

(5)

2xy+zw = 4 xyz+w = 5

2x+ 2y+z+ 2w=4

x+yz+ 3w= 3

(6)

st+ 2u4v=3 2s2t+ 3u6v=4

s+ 2t3u+ 6v= 6

3s+ 3t4u+ 7v= 4

15. 次の行列の階数を求めよ.また各々を係数行列とする同次連立1次方程式を解け.

(1)

1 2 3 2 4 1 8 1 5

(2)

2 1 3

6 3 9

4 2 6

(3)

0 1 3

3 2 4

2 1 2

(4)

3 5 1

1 1 1 2 4 1

(5)

1 1 6

3 1 2 1 1 2

(6)

1 1 1

2 0 1

1 1 2

(7)

1 1 1 2

1 2 1 3

3 4 1 7

(8)

1 2 1 1

2 4 1 4

2 4 3 0

3 6 1 7

(9)

1 1 1 1 0

2 4 3 0 0

3 6 8 7 1 1 2 2 7 1

(5)

16. 次の連立1次方程式を掃き出し法で解け.また,係数行列と拡大係数行列の階数を 求めよ.

(1)

2xy3z =1

6x+ 3y+ 9z = 3

4x+ 2y+ 6z = 2

(2)

x+y6z = 3

3x+y+ 2z =1 xy+ 2z =1

(3)

x+yz = 5 2x+z =2 xy+ 2z = 0

(4)

x1+x2x3x4 = 0 2x1+x3+x4 = 2 x1x2+ 2x3 = 6

(5)

x1+ 2x2+ 4x3 = 1 2x1+ 4x2+ 8x3 = 2 3x1+ 6x2+ 12x3 = 3

(6)

x1+ 2x2+x3 = 0 x1x3 = 1

x1+x2+ 2x3 = 0

x1+x2 =1

(7)

x12x2x3+x4 = 3

2x1+ 4x2+ 3x3 =8

3x1+ 6x2+ 8x3+ 7x4+x5 =16 x12x2+ 2x3+ 7x4+x5 = 0

17. 次の連立 1 次方程式が解を持つための a, b, c の条件を求めよ.

(1)

2 1 3

0 1 1

1 1 1

x1

x2 x3

=

1 a b

(2)

1 1 1

1 1 2

2 2 a

x1

x2 x3

=

2 5 5

(3)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

x1 x2 x3

=

a b c

(4)

1 1 2 0 1 1

1 0 4

x1 x2 x3

=

a b c

18. 連立 1 次方程式 Ax= b が解 x0 を持つとする.このとき同次連立 1 次連立方程Ax=0 の任意の解 x1 に対して,x0+x1 が連立 1 次方程式 Ax=b の解と なることを示せ.

(6)

19. 次の行列が正則行列であるか調べ,正則行列であればその逆行列を求めよ.

(1)

2 3 5 1 5 3 0 0 1

(2)

2 1 0 2 1 1 1 0 1

(3)

5 2 2 3 1 2

2 1 1

(4)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

(5)

3 3 9 1 1 1 1 1 5

(6)

4 3 5 0 5 1 0 0 1

(7)

1 3 3 3 1 1 2 4 0 3 1 3 0 0 1 0

(8)

1 3 4 3 1 1 0 4 0 3 1 3 1 4 1 1

(9)

1 3 4 3 1 1 0 4 0 3 1 3 1 4 1 1

(10)

1 3 3 3

1 2 0 4

3 3 1 3

4 12 0 0

(11)

13 13 32 13 12 12 23 14

0 3 11 13

20 10 1 10

(12)

1 0 0 0

1 1 0 0

50 30 19 0 40 10 100 0

20. 次の等式をみたす2 次正方行列 A を求めよ.

(1)

[ 1 3

3 8 ]

A=

[ 1 3

4 9 ]

(2)

[ 7 3

14 6 ]

A=

[ 1 3

3 3

]

21. 次の等式をみたす3 次正方行列 A を求めよ.

(1)

2 1 4 3 7 8 1 2 3

A=

1 2 4 3 5 6 8 7 0

(2)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

A =

1 2 3 4 5 6 7 8 9

22. A を正方行列とする.A5 =O であるとき,E +AE A の逆行列を求めよ.

(7)

23. 以下の行列式を求めよ.

(1)

3 2 4 5

(2)

1 3

1 2 (3)

cosθ sinθ sinθ cosθ

(4)

cosθ sinθ sinθ cosθ

(5)

[

a b c d

] [ p q r s

] (6) [

a b c d

] +

[ p q r s

] (7)

a b

c+q d+r

(8)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

(9)

1 2 3

2 1 2

3 1 5

(10)

1 2 3

2 1 1 3 2 5

(11)

x 0 0 α a b β c d

(12)

y γ δ 0 a b 0 c d

(13)

1 2 3 9 8 0 1 2 3

(14)

0 2 6 1 4 12 3 6 18

(15)

x y z

kx ky kz

a b c

(16)

x y z

a+kx b+ky c+kz

a b c

(17)

1 0 0 4 2 0 5 6 3

(18)

5 3 10 0 8 99 0 0 13

(19)

3 0 1

3 9 7

7 8 10

3

(20)

[ 3 2

4 5 ]1

24. 平面内の 2 つのベクトル a = [

a1

a2 ]

, b = [

b1

b2 ]

に対して,平面上で a b

が張る平行四辺形の面積が行列式

a1 b1

a2 b2

の絶対値に等しいことを示せ.

25. 次の平面上の4A, B, C, Dに対して,四角形 ABCD の面積を求めよ.

(1) A(0,0), B(3,1), C(2,4), D(1,3) (2) A(0,0), B(2,1), C(6,6), D(2,4) (3) A(0,1), B(6,1), C(7,3), D(5,5)

(8)

26. 以下の行列式を求めよ.

(1)

1 3 4 0 2 1 8 1

3 2 8 0

3 0 0 1

(2)

0 1 4 0 2 3 9 1

4 1 1 0

5 0 4 3

(3)

1 2 3 4

5 6 7 8

9 10 11 12 13 14 15 16

(4)

1 0 3 0

0 0 2 0

0 1 0 0

0 4 0 1

(5)

0 0 5 0

1 1 2 0

0 1 0 1

0 4 0 3

(6)

0 0 3 0

0 2 0 0

6 0 0 0

0 0 0 7

(7)

4 3 0 5 3 3 4 6 7 0 2 1 0 10 11

2 4 8 3 2

5 5 5 5 5

(8)

4 0 0 0 0

73 1 0 0 0

42 1 1 0 0 82 74 66 3 0 59 5 35 21 2

27. 6 次正方行列A= [aij] が以下のように与えられるとき,その行列式|A| を求めよ.

(1)aij =δi,j +δi,j+1δi+1,j (2) aij = 6i+j6 (3) aij = (2)i2j

28. 空間内の点 O(0,0,0), A(1,2,3), B(0,3,4), C(3,4,5) を頂点とする平行 6 面体の体積を求めよ.

29. 3 次列ベクトル a =

a1

a2 a3

,b =

b1

b2 b3

に対し a×b =

a2 b2

a3 b3

a3 b3

a1 b1

a1 b1 a2 b2

とし

て定まる 3 次列ベクトル a×bab の外積と呼ばれる.以下を求めよ.

(1)

1 3 5

×

0 3

1

(2)

1 1 1

×

1

1 0

(3)

5 1

5

×

5 5

5

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