- 矩阵与变换
- 共736题
已知矩阵A=,B=
.
①计算AB;
②若矩阵B把直线l:x+y+2=0变为直线l′,求直线l′的方程.
正确答案
解:①由题意,AB==
②任取直线l:x+y+2=0上一点P(x,y)经矩阵B变换后点为P′(x′,y′),
则有 从而
代入 x+y+2=0得x′+3y′+2=0
∴直线l‘的方程x+3y+2=0.
解析
解:①由题意,AB==
②任取直线l:x+y+2=0上一点P(x,y)经矩阵B变换后点为P′(x′,y′),
则有 从而
代入 x+y+2=0得x′+3y′+2=0
∴直线l‘的方程x+3y+2=0.
已知点A(1,0),B(2,2),C(3,0).矩阵M表示变换“顺时针旋转45°”,
(Ⅰ)写出矩阵M及其逆阵M-1;
(Ⅱ)请求出△ABC在矩阵M下所得△A1B1C1的面积.
正确答案
解:(Ⅰ)
∵矩阵M表示变换“顺时针旋转45°”
∴矩阵M-1表示变换“逆时针旋转45°”
∴
(Ⅱ)三角形ABC的面积,
由于△ABC在旋转变换下所得△A1B1C1与△ABC全等,故三角形的面积不变,即.
解析
解:(Ⅰ)
∵矩阵M表示变换“顺时针旋转45°”
∴矩阵M-1表示变换“逆时针旋转45°”
∴
(Ⅱ)三角形ABC的面积,
由于△ABC在旋转变换下所得△A1B1C1与△ABC全等,故三角形的面积不变,即.
某同学做了一个数字信号模拟传送器,经过10个环节,把由数字0,1构成的数字信号由发生端传到接受端.已知每一个环节会把1错转为0的概率为0.3,把0错转为1的概率为0.2,若发出的数字信号中共有10000个1,5000个0.问:
(1)从第1个环节转出的信号中0,1各有多少个?
(2)最终接受端收到的信号中0,1个数各是多少?(精确到十位)
(3)该同学为了完善自己的仪器,决定在接受端前加一个修正器,把得到的1和0分别以一定的概率转换为0和1,则概率分别等于多少时,才能在理论上保证最终接受到的0和1的个数与发出的信号同.
正确答案
解:(1)从第1个环节转出的信号中,0的个数为:
10000×0.3+5000×0.8=7000(个)
1的个数为:10000×0.7+5000×0.2=8000(个)
(2)数字错转的转移矩阵为A=,1和0的个数对应列矩阵
,
于是最终接受端收到的信号中1,0个数对应矩阵A10,
矩阵A的特征多项式为:=λ2-1.5λ+0.5=(λ-1)(λ-0.5)
令f(λ)=0,得到A的特征值为1或0.5,将1代入方程组
解得3x-2y=0,不妨设x=2,于是得到矩阵A的属于特征值1的一个特征向量为.
同理,把λ=0.5代入上述方程组得x+y=0,不妨设x=1,可得矩阵A的属于特征值0.5的一个特征向量为.
又设=m
+n
,于是
,求得
,
所以A10=3000•110
+4000•0.510
=
≈
于是,最终接受端收到的信号中0约有9000个,1约有6000个
(3)设修正器的转移矩阵为B=(0<s<1,0<t<1),则由题意有
•
=
于是得到6s-9t+4=0∵0<s<1,0<t<1
∴可取s=,t=
也就是说1转为0的概率为,0转为1的概率为
.
注:第(3)问答案不惟一,只要满足方程6s-9t+4=0 (0<s<1,0<t<1)的s,t均可.
解析
解:(1)从第1个环节转出的信号中,0的个数为:
10000×0.3+5000×0.8=7000(个)
1的个数为:10000×0.7+5000×0.2=8000(个)
(2)数字错转的转移矩阵为A=,1和0的个数对应列矩阵
,
于是最终接受端收到的信号中1,0个数对应矩阵A10,
矩阵A的特征多项式为:=λ2-1.5λ+0.5=(λ-1)(λ-0.5)
令f(λ)=0,得到A的特征值为1或0.5,将1代入方程组
解得3x-2y=0,不妨设x=2,于是得到矩阵A的属于特征值1的一个特征向量为.
同理,把λ=0.5代入上述方程组得x+y=0,不妨设x=1,可得矩阵A的属于特征值0.5的一个特征向量为.
又设=m
+n
,于是
,求得
,
所以A10=3000•110
+4000•0.510
=
≈
于是,最终接受端收到的信号中0约有9000个,1约有6000个
(3)设修正器的转移矩阵为B=(0<s<1,0<t<1),则由题意有
•
=
于是得到6s-9t+4=0∵0<s<1,0<t<1
∴可取s=,t=
也就是说1转为0的概率为,0转为1的概率为
.
注:第(3)问答案不惟一,只要满足方程6s-9t+4=0 (0<s<1,0<t<1)的s,t均可.
方程组的增广矩阵是______.
正确答案
解析
解:由题意,方程组为 ,
故其增广矩阵为.
故答案为.
定义“矩阵”的一种运算•
,该运算的意义为点(x,y)在矩阵的变换下成点
.设矩阵A=
(1)已知点P在矩阵A的变换后得到的点Q的坐标为,试求点P的坐标;
(2)是否存在这样的直线:它上面的任一点经矩阵A变换后得到的点仍在该直线上?若存在,试求出所有这样的直线;若不存在,则说明理由.
正确答案
解:(1)设P(x,y)
由题意,有,
即P点的坐标为.
(2)假设存在这样的直线,因为平行坐标轴的直线显然不满足条件,
所以设直线方程为:y=kx+b(k≠0)
因为该直线上的任一点M(x,y),经变换后得到的点N()仍在该直线上
所以
即,其中y=kx+b(k≠0)
代入得对任意的x∈R恒成立
解之得
故直线方程为或
.
解析
解:(1)设P(x,y)
由题意,有,
即P点的坐标为.
(2)假设存在这样的直线,因为平行坐标轴的直线显然不满足条件,
所以设直线方程为:y=kx+b(k≠0)
因为该直线上的任一点M(x,y),经变换后得到的点N()仍在该直线上
所以
即,其中y=kx+b(k≠0)
代入得对任意的x∈R恒成立
解之得
故直线方程为或
.
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