题目
Problem
6.
The matrix A is given by
A=111−11211a
where a=1.
(a) Find A−1 in terms of a.
(4)
B=111−112114
The straight line l1 is mapped onto the straight line l2 by the transformation represented by the matrix B.
The equation of l2 is
(r−(12i+4j+6k))×(−6i+2j+3k)=0.
(b) Find a vector equation for the line l1.
(4)
题目中文翻译
矩阵 A 定义为
A=111−11211a
其中 a=1。
(a) 用 a 表示求 A−1。
(4)
B=111−112114
由矩阵 B 表示的变换把直线 l1 映射到直线 l2。
直线 l2 的方程为
(r−(12i+4j+6k))×(−6i+2j+3k)=0
(b) 求直线 l1 的向量方程。
(4)
解答
(a)
解法一
思路
展开
使用 A−1=detA1adjA。先求行列式,再列出代数余子式矩阵并转置。题设 a=1 正好保证分母 2a−2 不为零。
答题过程
展开
Expanding the determinant,
detA==(a−2)+(a−1)+(2−1)2a−2.
The nine cofactors are
C11=C12=C13=C21=C22=C23=C31=C32=C33=1(a)−1(2)=a−2,−(1(a)−1(1))=1−a,1(2)−1(1)=1,−((−1)(a)−1(2))=a+2,1(a)−1(1)=a−1,−(1(2)−(−1)(1))=−3,(−1)(1)−1(1)=−2,−(1(1)−1(1))=0,1(1)−(−1)(1)=2.
The cofactor matrix is
C=a−2a+2−21−aa−101−32.
Hence
adjA=CT=a−21−a1a+2a−1−3−202.
Since a=1,
A−1=2a−21a−21−a1a+2a−1−3−202.
(b)
解法一
思路
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矩阵 B 就是 (a) 中取 a=4 的 A,所以可直接得到 B−1。先把 l2 写成参数式,再用 B−1 同时逆变换直线上的一点与方向向量,即得到原像直线 l1。
答题过程
展开
Putting a=4 in the result from part (a),
B−1=612−3163−3−202.
The equation of l2 is equivalent to
r2=1246+λ−623.
The corresponding point on l1 is
B−11246====612−3163−3−2021246612(12)+6(4)−2(6)−3(12)+3(4)12−3(4)+2(6)6136−24126−42.
The corresponding direction vector is
B−1−623====612−3163−3−202−623612(−6)+6(2)−2(3)−3(−6)+3(2)−6−3(2)+2(3)61−624−6−14−1.
Therefore a vector equation of l1 is
r=6−42+λ−14−1,λ∈R.