Úlohy: 1–20 / 165

1. Soustavy rovnic Gaussovou eliminací

Pomocí Gaussovy eliminace řešte soustavy rovnic:
a)   \[ \begin{pmatrix} 1 & 2 & -1 \\ 2 & 1 & 3 \\ 3 & -1 & 2 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 5 \\ 4 \end{pmatrix} \]
b)   \[ \begin{pmatrix} 2 & 3 & 1 \\ 4 & 7 & 3 \\ 6 & 9 & 5 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 3 \\ 5 \end{pmatrix} \]
c)   \[ \begin{pmatrix} 1 & -1 & 2 \\ 3 & 2 & 1 \\ 2 & 1 & -1 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4 \\ 7 \\ 1 \end{pmatrix} \]
d)   \[ \begin{pmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 2 & 2 & 2 \\ 3 & 3 & 3 \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 6 \\ 12 \\ 15 \end{pmatrix} \]
Řešení
a)   \( x_1 = 1 \), \( x_2 = -1 \), \( x_3 = 1 \)
b)   \( x_1 = -1 \), \( x_2 = 0 \), \( x_3 = 1 \)
c)   \( x_1 = 1 \), \( x_2 = 1 \), \( x_3 = 2 \)
d)   Nemá řešení.

2. Derivace složených funkcí

Určete derivace následujících funkcí:
a)   \( f_1(x) = \sin(3x^2) \)
b)   \( f_2(x) = \ln(\cos(x^2)) \)
c)   \( f_3(x) = e^{x^3} \)
d)   \( f_4(x) = \sqrt{2x^5 + 1} \)
e)   \( f_5(x) = \tan(\ln(x)) \)
f)   \( f_6(x) = \frac{1}{x^2 + e^{2x}} \)
g)   \( f_7(x) = \sin(\sqrt{x}) \)
h)   \( f_8(x) = \frac{\ln(x)}{x^3} \)
Řešení
a)   \[ f_1'(x) = \cos(3x^2) \cdot 6x \]
b)   \[ f_2'(x) = -2x \cdot \tan(x^2)\]
c)   \[ f_3'(x) = e^{x^3} \cdot 3x^2 \]
d)   \[ f_4'(x) = \frac{5x^4}{\sqrt{2x^5 + 1}} \]
e)   \[ f_5'(x) = \frac{1}{x \cdot \cos^2(\ln(x))} \]
f)   \[ f_6'(x) = -\frac{2x + 2e^{2x}}{(x^2 + e^{2x})^2} \]
g)   \[ f_7'(x) = \frac{\cos(\sqrt{x})}{2\sqrt{x}} \]
h)   \[ f_8'(x) = \frac{1 - 3\ln(x)}{x^4} \]

3. Derivace polynomů

Určete derivace funkcí:
a)   \( f_1(x) = 3x^4 - 5x^3 + 2x^2 - x + 7 \)
b)   \( f_2(x) = -2x^5 + 4x^4 - x^3 + 6x^2 - 3x \)
c)   \( f_3(x) = 5x^3 - 7x^2 + x - 8 \)
d)   \( f_4(x) = -x^5 + 3x^4 - 2x^2 + x - 4 \)
e)   \( f_5(x) = 6x^4 - 5x^3 + 4x - 9 \)
f)   \( f_6(x) = -4x^5 + x^3 - 3x^2 + 7x \)
g)   \( f_7(x) = 3x^4 - x^2 + 2x - 1 \)
h)   \( f_8(x) = 5x^5 - 3x^4 + x^2 - 6 \)
Řešení
a)   \( f'_1(x) = 12x^3 - 15x^2 + 4x - 1 \)
b)   \( f'_2(x) = -10x^4 + 16x^3 - 3x^2 + 12x - 3 \)
c)   \( f'_3(x) = 15x^2 - 14x + 1 \)
d)   \( f'_4(x) = -5x^4 + 12x^3 - 4x + 1 \)
e)   \( f'_5(x) = 24x^3 - 15x^2 + 4 \)
f)   \( f'_6(x) = -20x^4 + 3x^2 - 6x + 7 \)
g)   \( f'_7(x) = 12x^3 - 2x + 2 \)
h)   \( f'_8(x) = 25x^4 - 12x^3 + 2x \)

4. Průsečík lineárních funkcí

Určete průsečík grafů lineárních funkcí:
a)   \( f_1(x) = 4x - 3 \), \( f_2(x) = -x + 2 \)
b)   \( f_1(x) = 4x - 1 \), \( f_2(x) = 2x + 5 \)
c)   \( f_1(x) = 3x + 2 \), \( f_2(x) = 3x + 5 \)
d)   \( f_1(x) = -x + 4 \), \( f_2(x) = 2x - 2 \)
e)   \( f_1(x) = -10x - 14 \), \( f_2(x) = -10x - 14 \)
f)   \( f_1(x) = x - 3 \), \( f_2(x) = -2x + 1 \)
g)   \( f_1(x) = -3x + 6 \), \( f_2(x) = x + 2 \)
h)   \( f_1(x) = 2x - 4 \), \( f_2(x) = -x + 5 \)
Řešení
a)   [1, 1]
b)   [3, 11]
c)   nemá řešení
d)   [2, 2]
e)   nekonečně mnoho řešení
f)   [ \(\frac{4}{3}\), \(-\frac{5}{3}\) ]
g)   [1, 3]
h)   [3, 2]

5. Logaritmické rovnice

Vyřešte logaritmické rovnice:
a)   \[ \log_3 (x + 2) = 2 \]
b)   \[ \log_5 (2x - 1) = 3 \]
c)   \[ \log_2 (3x + 4) = 4 \]
d)   \[ \log_4 (5x - 3) = 2 \]
e)   \[ \log_7 (x^2 - 1) = 1 \]
f)   \[ \log_6 (2x + 5) = 0 \]
g)   \[ \log_9 (4x - 7) = 2 \]
h)   \[ \log_{10} (x + 9) = 1 \]
Řešení
a)   \( x = 7 \)
b)   \( x = 63 \)
c)   \( x = 4 \)
d)   \( x = 3.8 \)
e)   \( x = 2\sqrt{2} \) nebo \( x = -2\sqrt{2} \)
f)   \( x = -2 \)
g)   \( x = 22 \)
h)   \( x = 1 \)

6. Exponenciální rovnice počítané substitucí

Vypočítej exponenciální rovnice v oboru reálných čísel:
a)   \[ 2^{2x} - 3 \cdot 2^x + 2 = 0 \]
b)   \[ 3^{2x} + 2 \cdot 3^x - 8 = 0 \]
c)   \[ 5^{2x} - 6 \cdot 5^x + 5 = 0 \]
d)   \[ 4^{2x} - 8 \cdot 4^x + 16 = 0 \]
e)   \[ 9^{2x} - 7 \cdot 9^x + 12 = 0 \]
f)   \[ 7^{2x} - 13 \cdot 7^x + 42 = 0 \]
g)   \[ 6^{2x} - 5 \cdot 6^x - 6 = 0 \]
h)   \[ 10^{2x} + 3 \cdot 10^x - 4 = 0 \]
Řešení
a)   \( x = 0 \) nebo \( x = 1 \)
b)   \( x = \log_3 2 \)
c)   \( x = 1 \) nebo \( x = 0 \)
d)   \( x = 1 \)
e)   \( x = \frac{1}{2} \) nebo \( x = \log_9 4 \)
f)   \( x = \log_7 6 \) nebo \( x = 1 \)
g)   \( x = 1 \)
h)   \( x = 0 \)

7. Plocha pod křivkou

Najděte obsah plochy pod křivkou:
a)   \( f(x) = 0.3x^2 + 0.2x - 0.2 \) v intervalu od \( x = 1 \) do \( x = 4 \),
b)   \( f(x) = e^{-x} + 2 \) v intervalu od \( x = 0 \) do \( x = 2 \).
Řešení
a)   Obsah plochy je \( 7.2 \) jednotek čtverečních.
b)   Obsah plochy je přibližně \( 4.8647 \) jednotek čtverečních.

8. Determinant matic

Určete determinant matice:
a)   \[ \begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9 \end{pmatrix} \]
b)   \[ \begin{pmatrix} 2 & 0 & 1 \\ 3 & 1 & 0 \\ 4 & 1 & 2 \end{pmatrix} \]
c)   \[ \begin{pmatrix} 0 & 1 & 2 \\ 1 & 2 & 3 \\ 2 & 4 & 6 \end{pmatrix} \]
d)   \[ \begin{pmatrix} 3 & 1 & 2 \\ 1 & 4 & 5 \\ 6 & 2 & 1 \end{pmatrix} \]
e)   \[ \begin{pmatrix} 1 & 3 & 2 \\ 0 & 1 & 4 \\ 3 & 5 & 6 \end{pmatrix} \]
f)   \[ \begin{pmatrix} 1 & 0 & 2 \\ 2 & 1 & 3 \\ 3 & 2 & 4 \end{pmatrix} \]
Řešení
a)   0
b)   3
c)   0
d)   -33
e)   16
f)   0

9. Průsečík dvou rovin

Jsou dány dvě roviny:

\( x + y - z = 0 \)

\( -2x + y - z + 3 = 0 \)

Určete průsečík těchto rovin.
Řešení
Průsečíkem rovin je přímka \( x + y - z = 0 \) a \( -2x + y - z + 3 = 0 \).

10. Řešení soustavy Gaussovou eliminací

Je dána soustava rovnic o 4 neznámých

\[ \begin{aligned} 3x_1 + 2x_2 - x_3 + 4x_4 &= 10 \\ x_1 - x_2 + 2x_3 - 3x_4 &= -5 \\ 4x_1 + 3x_2 + x_3 - x_4 &= 12 \\ 2x_1 + x_2 + 3x_3 + 2x_4 &= 7 \end{aligned} \]

Ověřte Frobeniovu podmínku a soustavu vyřešte pomocí Gaussovy eliminační metody.
Řešení
\( x_1 = 2 \), \( x_2 = -1 \), \( x_3 = 3 \), \( x_4 = -2 \)

11. Hodnost matic 1

Určete hodnost následujících matic:
a)   \[ A = \begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9 \end{pmatrix} \]
b)   \[ B = \begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end{pmatrix} \]
c)   \[ C = \begin{pmatrix} 2 & 4 & 6 \\ 1 & 2 & 3 \\ 3 & 6 & 9 \end{pmatrix} \]
d)   \[ D = \begin{pmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 0 & 1 & 4 \\ 5 & 6 & 0 \end{pmatrix} \]
e)   \[ E = \begin{pmatrix} 0 & 2 & 4 \\ 1 & 0 & 3 \\ 5 & 6 & 0 \end{pmatrix} \]
f)   \[ F = \begin{pmatrix} 0 & 0 & 0 \\ 0 & 5 & 7 \\ 0 & 1 & 3 \end{pmatrix} \]
Řešení
a)   Hodnost 2, matice je singulární.
b)   Hodnost 3, matice je regulární.
c)   Hodnost 1, matice je singulární.
d)   Hodnost 3, matice je regulární.
e)   Hodnost 3, matice je regulární.
f)   Hodnost 2, matice je singulární.

12. Body na jedné přímce

Rozhodněte, zda tři body leží na jedné přímce, nebo ne.
a)   A[1; 2], B[2; 4], C[3; 6]
b)   A[0; 0], B[1; 3], C[2; 5]
c)   A[-1; 2], B[0; 0], C[2; -4]
d)   A[1; 1], B[2; 3], C[4; 5]
e)   A[0; 1], B[2; 3], C[4; 5]
f)   A[2; -1], B[4; 1], C[6; 3]
Řešení
a)   1
b)   0
c)   1
d)   0
e)   1
f)   0

13. Existence pravoúhlého trojúhelníku

Jsou zadané body v rovině \( A[1; 1] \), \( B[2; 4] \), \( C[7; -1] \).

Určete, jestli zadané body tvoří pravoúhlý trojúhelník.
Řešení
Body \( A[1; 1] \), \( B[2; 4] \), \( C[7; -1] \) tvoří pravoúhlý trojúhelník.

14. Exponenciální rovnice

Najděte řešení exponenciálních rovnic:
a)   
b)   
Řešení
a)   x = 5
b)   x = 3

15. Průsečíky kvadratických funkcí

Najděte průsečíky funkcí
a)   
b)   
c)   
d)   
e)   
f)   
Řešení
a)   
b)   
c)   nemá průsečíky
d)   
e)   
f)   nekonečně mnoho řešení

16. Kvadratická funkce zadaná třemi body

V kartézské soustavě souřadnic jsou dány body.

Určete předpis kvadratické funkce, která prochází body:
a)   
b)   
c)   
d)   
e)   
f)   
Řešení
a)   
b)   
c)   nemá řešení
d)   
e)   nekonečně mnoho řešení
f)   
g)   

17. Budova ve tvaru písmene H

Budova ve tvaru písmene H se skládá ze 3 částí. Dvě stejné části mají následující rozměry, výška 805 cm, šířka 525 cm, délka je 15 m. Třetí část ve tvaru krychle má šířku 7 m.

Vypočítejte, jaký je celkový objem budovy v metrech krychlových. (Zaokrouhlete na dvě desetinná místa.)
Řešení
Celkový objem budovy je 1 611,63 m³.

18. Úhlopříčky v rovnoběžníku

Je dán rovnoběžník KLMN, ve kterém známe velikosti stran \( a = |KL| = 84,5 \, \mathrm{cm} \), \( d = |KN| = 47,8 \, \mathrm{cm} \) a velikost úhlu \( \alpha = \angle NKL = 56^\circ 40' \).

Vypočítejte v centimetrech velikost
a)   úhlopříčky \( e = |KM| \),
b)   úhlopříčky \( f = |LN| \).
Řešení
a)   Úhlopříčka e je dlouhá 99,86 cm.
b)   Úhlopříčka f je dlouhá 166,52 cm.

19. Rovnice kružnice

Napište rovnici kružnice, která prochází body Q[3; 5], R[2; 6] a má střed na přímce .
Řešení

20. Trosečník na ostrově

Trosečník přišel na pustý ostrov se 4 obilnými zrnky. Z jednoho zrnka získal 10 zrnek a na chléb potřeboval 1 kg obilí a 1 zrnko má hmotnost asi 0,20 g? (Předpokládejme jednu úrodu za rok.)

Vypočítejte, kolik let trosečníkovi trvalo, než si vypěstoval dost obilí na chléb.
Řešení
Trosečníkovi trvalo 4 roky, než si vypěstoval dost obilí na chléb.