скачать
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ^ УТВЕРЖДАЮ Директор ЭЛТИ ________________Суржиков А.П. «___»__________________2009 г. ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГЕОМЕТРИЯ Рабочая программа для образовательной программы «Электротехника», интегрированной по направлениям 140600 − электротехника, электромеханика и электротехнологии, 140200 – электроэнергетика Электротехнический институт (ЭЛТИ) Обеспечивающая кафедра «Высшей математики и математической физики» (ЕНМФ) Курс I Семестр 1 Учебный план набора 2009 года Распределение учебного времени
Томск-2009 г. Предисловие1. Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО по направлению 140200 (551700) «Электроэнергетика» № 215тех/бак, 140600 (551300) «Электротехника, электромеханика, электротехнологии» № 208 тех/бак, утвержденных Министерством образования РФ № 686 от 02.03.2000 года. РАССМОТРЕНА И ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры ВММФ, протокол № 121 от 28.08. 2009 года
доцент каф. ВММФ ______________ Д.В. Болтовский доцент каф. ВММФ ______________ В.П. Арефьев 3. Зав. обеспечивающей кафедры ВММФ А.Ю. Трифонов
Председатель методической комиссии ЭЛТИ Дудкин А.Н. Аннотация ^ 140200, 140600 (Б) Кафедра ВММФ ЕНМФ доцент кафедры ВММФ, ЕНМФ, к.ф.-м.н., Болтовский Д.В., доцент кафедры ВММФ, ЕНМФ, к.ф.-м.н., Арефьев В.П. . Цель: формирование знаний о математике, как особом способе познания мира и образе мышления, общности её понятий и представлений, дать опыт построения математических моделей и проводить необходимые расчёты в рамках построенных моделей; употребления математической символики для выражения количественных и качественных отношений объектов. Содержание: Системы линейных уравнений. Определители. Системы векторов, ранг матрицы. N – мерное линейное векторное пространство. Элементы аналитической геометрии на прямой, плоскости и в трехмерном пространстве. Линейные операторы и матрицы. Собственные векторы линейных операторов. Преобразование систем координат. Кривые и поверхности второго порядка. Элементы аналитической геометрии на прямой, плоскости и в трехмерном пространстве. Рабочая программа курса «Линейная алгебра и аналитическая геометрия», предназначенного для студентов первого курса всех специальностей ЭЛТИ, составлена в соответствии с государственными образовательными стандартами и образовательным стандартом Томского политехнического университета. ^ Всего 117 ч., в т.ч.: ЛК – 36 ч., ПР – 27 ч., СР – 54 ч. The developer - Boltovsky D.V., faculty ENM The developer - Arefiev V.P., faculty ENM The working program on discipline “Linear Algebra and Analytical Geometry” is intended for freshmen of 140600 and 140200 directions “Electrical Engineering”. The program is composed in the correspondence with the impose requirements by the standard on formation of Tomsk polytechnic university. The program contains exposition of the purposes of discipline, content of lectures, them of practical occupations, organization methods and form of monitoring of student independent work. In the end of the program provisional variant of tests, representation of entering monitoring are produced.
1.1. Цели преподавания дисциплины «Линейная алгебра и аналитическая геометрия» Современный научный сотрудник или инженер, в достаточной мере, должен владеть математическими методами исследования и логической культурой мышления. Высшая математика является одной из фундаментальных дисциплин для студентов данного блока направлений, которая позволит сформировать у студента навыки решения задач электрофизического профиля с использованием математического аппарата дисциплины. Дисциплина является пререквизитом для изучения курсов “Дифференциальное исчисление”, “Интегральное исчисление”. Студент, изучив дисциплину «Линейная алгебра и аналитическая геометрия» должен: иметь представление:
уметь:
Знать и иметь опыт:
Задачи дисциплины: В результате изучении дисциплины «Линейная алгебра и аналитическая геометрия» студент обязан:
^ Для достижения целей, поставленных при изучении дисциплины, используется набор методических средств:
Проверка приобретенных знаний, навыков и умений осуществляется посредством опроса студентов, текущих тестовых испытаний, контрольных работ, теоретических коллоквиумов и сдачи зачета. ^
Матрицы. Основные понятия и определения, основные виды матриц. Операции над матрицами Числовые матрицы (действительные и комплексные (знать). Определители 2, 3, n − го порядков и их свойства. Обратная матрица. Теорема существования и единственности обратной матрицы. Нахождение обратной матрицы. Решение матричных уравнений. Формулы Крамера (знать и иметь опыт использования). Ранг матрицы. Теорема о базисном миноре. Способы вычисления ранга матрицы (знать и иметь опыт использования) Системы линейных алгебраических уравнений, основные понятия и определения (знать). Совместность систем линейных алгебраических уравнений. Однородная и неоднородная системы (знать). Теорема Кронекера – Капелли. Методы нахождения решения системы линейных алгебраических уравнений, (метод Крамера, метод Гаусса, матричный метод), (знать и иметь опыт использования).Приложения теории систем линейных уравнений к задачам электротехники, (законы Кирхгофа). Некоторые сведения о приближённых методах нахождения решений системы линейных алгебраических уравнений (иметь представление). Однородные системы линейных алгебраических уравнений. Основные понятия и определения. Фундаментальная система решений (знать и иметь опыт использования) Линейные пространства. Линейная зависимость и независимость системы векторов. Размерность и базис линейного пространства. Координаты вектора. Преобразование координат при переходе к новому базису (иметь представление). Линейные операторы и действия с ними. Матрица линейного оператора. Связь между матрицами оператора в различных базисах.(иметь представление). Собственные значения и собственные векторы линейного оператора. Характеристический многочлен .(иметь представление). ^ Определение вектора как элемента линейного пространства. Системы координат (декартова и полярная). Линейные операции над векторами. (иметь представление). Скалярное, векторное, смешанное и двойное векторное произведения векторов, их основные свойства, геометрический и физический смысл.(знать и иметь опыт использования). Координатное выражение произведений векторов. Направляющие косинусы вектора. (знать и иметь опыт использования). ^ Основная задача аналитической геометрии. Геометрический объект и его алгебраический образ (знать). Общие понятия о линии, поверхности. Уравнения линий и поверхностей. Прямая на плоскости и плоскость в пространстве (знать). Прямая на плоскости. Различные формы уравнений прямой на плоскости .(знать и иметь опыт использования). Взаимное положение прямых на плоскости (знать и иметь опыт использования). Прямая и плоскость в пространстве. Уравнения плоскости и уравнения прямой в пространстве. Взаимное расположение прямых и плоскостей .(знать и иметь опыт использования). Геометрический смысл системы линейных алгебраических уравнений на примере взаимного положения плоскостей в пространстве (иметь представление). Геометрические определения кривых второго порядка (окружность, эллипс, гипербола, парабола). Вывод канонических уравнений этих кривых, построение кривых второго порядка по их каноническому уравнению (знать и иметь опыт использования). Кривые второго порядка: эллипс, гипербола, парабола, их общее геометрическое свойство. Квадратичные формы. Матрица квадратичной формы. Приведение общего уравнения кривой к каноническому виду (иметь представление). Полярная система координат, связь между полярными и декартовыми координатами. Линии в полярной системе координат (иметь представление). Поверхности второго порядка: сфера, эллипсоид, параболоиды, гиперболоиды, цилиндры, конусы, их канонические уравнения. Метод сечений в исследовании формы поверхностей (иметь представление). ^
Комплексные числа, действия над ними. Матрицы, виды матриц. Определители порядка 2, 3, n. Миноры и алгебраические дополнения. Вычисление определителей. Действия над матрицами. Обратная матрица. Решение матричных уравнений. Ранг матрицы. Способы вычисления ранга. Системы линейных уравнений. Исследование системы линейных алгебраических уравнений на совместность. Методы нахождения решения системы линейных алгебраических уравнений (метод Крамера, метод Гаусса, матричный метод). Некоторые сведения о приближённых методах нахождения решений системы линейных алгебраических уравнений. Однородные системы линейных алгебраических уравнений. Основные понятия и определения. Нахождение фундаментальной системы решений.
Декартова система координат. Расстояние между точками. Деление отрезка в данном отношении. Скалярные и векторные величины. Понятие вектора. Линейные операции над векторами. Проекция вектора на ось. Скалярное произведение, свойства, геометрические и механические приложения. Векторное и смешанное произведения векторов. Свойства, геометрические и механические приложения.
Прямая на плоскости. Различные формы уравнения прямой на плоскости. Взаимное расположение прямых на плоскости. Расстояние от точки до прямой на плоскости. Плоскость. Общее уравнение. Неполное уравнение. Прямая в пространстве. Взаимное расположение прямой и плоскости в пространстве. Кривые второго порядка (окружность, эллипс, гипербола, парабола). Построение. Собственные значения и собственные векторы линейного оператора. Квадратичные формы. Приведение квадратичной формы к каноническому виду Приведение общего уравнения кривой к каноническому виду Полярная система координат, связь между полярными и декартовыми координатами. Линии в полярной системе координат. Поверхности второго порядка: сфера, эллипсоид, параболоиды, гиперболоиды, цилиндры, конусы, их канонические уравнения. Исследование формы поверхностей методом сечений. Построение тел, ограниченных поверхностями второго порядка и плоскостями.
Содержание практических занятий и программа самостоятельной (познавательной) деятельности по дисциплине «Линейная алгебра и аналитическая геометрия»
^ Целью текущего контроля знаний студентов является проверка ритмичности работы студентов, оценка усвоения теоретического, практического материала и приобретенных знаний, умений и навыков. Текущий контроль обеспечивается:
По дисциплине составлен рейтинг–план, в соответствии с которым результаты текущей аттестации подаются в деканат ЭЛТИ. По дисциплине разработан комплект ИДЗ, состоящий из 4 заданий по 25 вариантов, комплект контрольных работ, 50 билетов для итоговой зачётной работы. Образцы контролирующих материалов прилагаются. РЕЙТИНГ-ПЛАН
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплиныОсновная литература
Дополнительная литература (учебные пособия и методические указания)
Образцы контролирующих материалов. Образец зачетного билета.
Вариант 1 1. Определите размерность и базис системы векторов ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 2. Дана однородная система линейных уравнений ![]() а) Докажите, что система имеет ненулевые решения; б) найдите общее решение системы; в) найдите фундаментальную систему решений. 3 ![]() . Решите матричное уравнение ![]() 4. В треугольнике ABC медиана AM. Обозначив ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() 5. Найдите проекцию точки A(5, 2, −1) на плоскость P: 2x – y + 3z + 23 = 0. 6. Приведите уравнение кривой к каноническому виду и постройте её ![]() 7. Постройте поверхность, определяемую уравнением ![]() Составили Болтовcкий Д.В., Арефьев В.П. Утверждаю Трифонов А.Ю. Директор ЭЛТИ Суржиков А.П.
Контрольная работа №1 по теме «Линейная алгебра» ^ 1. Дан определитель ![]() а) Запишите разложение данного определителя по четвёртому столбцу; б) вычислите определитель, получив предварительно нули в какой – либо строке или столбце. 2. Решить систему уравнений методом обратной матрицы: ![]() Значение ![]() 3. Дана система однородных линейных уравнений ![]() а) Докажите, что система имеет нетривиальные решения; б) Найдите общее решение системы; в) найдите фундаментальную систему решений. Контрольная работа №2 по теме «Векторная алгебра» ^ 1. Доказать, что векторы ![]() ![]() 2. Параллелограмм построен на векторах ![]() ![]() Определить: а) косинус тупого угла между диагоналями; б) длину высоты, опущенной на сторону ![]() 3. Даны три вектора ![]() ![]() ![]() ![]() ^ . В пирамиде SABC с вершинами в точках A(1,2,0), B(3,0,3), C(5,2,6), S(-2,4,-1) найти объем, площадь основания ABC и высоту, опущенную на грань ABC. 5. Средствами векторной алгебры найти кратчайшее расстояние между пряомой AB и осью OX, если A(0,2,4), B(4,2,-1). Контрольная работа №3 по теме «Аналитическая геометрия» ^ 1. Определить при каких значениях а прямая (а+2)х + (а2 -9)у + 3а2 - 8а + 5 = 0 параллельна оси ОХ. 3. Даны вершины треугольника А(2,6), В(4,-2), С(-2,-6). Составить уравнение высоты из вершины А и уравнение медианы из вершины С. 4. Привести к каноническому виду, назвать и построить кривые: а) 16х2 + 25у2 + 32х - 100у - 284 = 0; б) у2 - 4у - 20х + 24 = 0. 5. Из общих уравнений прямой : 2x + y – 3z – 9 = 0, -2x + 3z + 4 = 0 получить канонические и параметрическое уравнения прямой. 6. Найти проекцию точки А(1,2,0) на плоскость 8x + 6y +8z – 25 = 0. 7. Построить тело, ограниченное поверхностями х2 = z, x + y = 2, y ≥ 0, z ≥ 0. 2. Составить уравнения прямых, параллельных прямой 3х - 4у - 10 = 0 и отстоящих от нее на расстояние d=3. Документ: Дата создания
|