Преподаватель: Д.А.Тимашёв

Занятия проходят по понедельникам на 3-й паре (13:15-14:50) в ауд. 14-03 и по четвергам на каждой чётной неделе на 1-й паре (9:00-10:35) в ауд. 12-13.

Нумерация задач даётся по «Сборнику задач по алгебре» под ред. А.И.Кострикина, новое изд., Москва, МЦНМО, 2009. Дополнительные задачи помечены знаком ★.

Системы линейных уравнений (СЛУ). Метод Крамера решения квадратных СЛУ малых размеров (2×2 и 3×3). Определители 2-го и 3-го порядка.

• 8.6вд, 8.2е, 9.1гд, 9.2ж, 16.1а;
• решить методом Крамера систему линейных уравнений:
• 

Элементарные преобразования СЛУ и их матриц. Метод Гаусса решения СЛУ.

• 8.1вг, 8.2вг.

Связь решений совместной СЛУ и ассоциированной однородной системы линейных уравнений (ОСЛУ). Критерий определённости совместной СЛУ и квадратной СЛУ: ассоциированная ОСЛУ должна быть определена. Задача интерполяции, теорема о полиномиальной интерполяции. Арифметическое векторное пространство Rⁿ. Линейная зависимость и базис системы векторов.

• 8.7, 8.8, 6.4, 6.6, 6.7вд, 6.9абд;
• найти явную формулу для интерполяционного многочлена;
• доказать, что для подсистемы векторов B⊂S следующие условия эквивалентны:
  1. B — максимальная (по включению) линейно независимая подсистема в S;
  2. B линейно независима и линейно порождает систему S;
  3. B — минимальная (по включению) порождающая подсистема в S.

Когда система векторов обладает единственным базисом? Основная лемма о линейной зависимости. Ранг системы векторов. Координаты вектора в базисе. Стандартный базис в Rⁿ. Алгоритм нахождения базиса конечной системы векторов в Rⁿ. Ранг матрицы, его свойства и вычисление.

• 6.12вги, 6.13, 6.14, 7.1дл, 7.3, 7.19★.

Вычисление ранга матрицы. Подпространства в векторном пространстве, примеры: линейная оболочка системы векторов, пространство решений ОСЛУ. Фундаментальная система решений ОСЛУ, её нахождение.

• 7.2аж, 7.5, 7.6, 7.7, 7.10, 8.4бвг, 8.25★.

Алгебраические операции над матрицами, их свойства, нулевая и единичная матрицы. Некоммутативность умножения матриц, делители нуля и нильпотентные матрицы, нильпотентность нильтреугольных матриц. Умножение на диагональные матрицы.

• 17.1бв, 17.4ав, 17.14, 17.15, 17.25, 19.3аб, 19.4абв, 19.15.

Матричные единицы, умножение на них слева и справа. Квадратные матрицы, коммутирующие со всеми матрицами того же размера, скалярны. Обратная матрица. Решение матричных уравнений вида AX=B. Нахождение обратной матрицы.

• 17.13, 17.17, 18.3взи, 18.9дкл, 18.17★, 19.14, 19.21;
• решить матричное уравнение:
• 

Элементарные матрицы, умножение на них слева и справа. Задача: как изменится A^-1, если записать строки матрицы A в обратном порядке?

Перестановки и подстановки, их количество. Двухрядная запись подстановок. Умножение подстановок.

• 19.3в, 3.1вг;
• как изменится A^-1, если матрицу A подвергнуть одному из следующих преобразований:
  • транспонировать относительно побочной диагонали;
  • повернуть на 90º против часовой стрелки?

Циклические подстановки, разложение произвольной подстановки на независимые циклы, применение к возведению подстановок в степень. Решение уравнений в подстановках. Чётность и знак перестановок и подстановок. Знак цикла. Задача про «пятнашки»: можно ли, последовательно передвигая фишки на соседнее свободное место, поменять местами фишки 14 и 15, оставив остальные фишки на месте? Можно ли, вращая слои куба Рубика на шарнирах, добиться того, чтобы угловые кубики одной из граней переставились по кругу, а остальные кубики остались на своих местах (возможно, повернувшись)?

• 3.2аге, 3.6бвж, 3.11, 3.13, 3.22;
• решить уравнения в подстановках:
  • 
• Можно ли, вращая слои куба Рубика на шарнирах, добиться того, чтобы один из боковых кубиков в нём перевернулся, а остальные остались на своих местах, не изменив положения?
• (Задача о квартирном обмене) Несколько семей хотят обменяться квартирами. За один день каждая семья может принять участие не более чем в одном обмене квартирами с какой-нибудь другой семьей. Доказать, что любой сложный обмен можно осуществить не более чем за два дня.