2021 年 7 月三家商店的订单如下:
Tasty 商店订购了 100 个 A 型、50 个 B 型和 25 个 C 型。
Fragrant 商店订购了 120 个 A 型、60 个 B 型和 20 个 C 型。
Unusual 商店订购了 80 个 A 型、70 个 B 型和 30 个 C 型。

  1. (a)

    当水龙头 A 和水龙头 B 同时打开时,需要 (2.4) 小时才能将水箱注满。已知水龙头 A 单独注满水箱需要 6 小时,计算水龙头 B 单独注满同一水箱需要多少小时。

  2. (b)

    一家分销商供应三种不同包装的大米:A 型(2 kg)、B 型(5 kg)和 C 型(10 kg),价格分别为 $6.20、$13.50 和 $24.00。用一个 3×13 \times 1 矩阵 P 表示上述关于每种类型重量的信息,用一个 1×31 \times 3 矩阵 Q 表示各自的价格。

    1. (i)

      写出矩阵 P。

    2. (ii)

      写出矩阵 Q。

  3. (c)

    写出一个 3×3 矩阵 R 来表示此信息。

  4. (d)

    计算矩阵乘积 RP,它分别表示从每家商店订购的大米总重量。

  5. (e)

    已知 SRP 是一个 1×1 矩阵,且其唯一元素表示从这三家商店订购的大米总重量,写出矩阵 S。

  6. (f)

    利用矩阵乘法,求分销商从这三家商店的销售中获得的总收入。

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完整解法

9(a)

1. Find the combined filling rate and Tap A's filling rate.

Combined rate of Tap A and Tap B:
12.4=512\frac{1}{2.4}=\frac{5}{12}
tank per hour.

Rate of Tap A:
16\frac{1}{6}
tank per hour.

2. Subtract rates to find Tap B's rate, then convert it to time taken.

Rate of Tap B:
512−16=512−212=312=14\frac{5}{12}-\frac{1}{6}=\frac{5}{12}-\frac{2}{12}=\frac{3}{12}=\frac{1}{4}
tank per hour.

So time taken by Tap B alone:
114=4\frac{1}{\frac{1}{4}}=4
hours.

答案

Tap B takes 44 hours.

9(b)(i)

1. Write the weights of type A, type B and type C as a $3\times1$ column matrix.

Type A, B and C have weights 22 kg, 55 kg and 1010 kg respectively.

Since PP is a 3×13\times1 matrix,
P=(2510)P=\begin{pmatrix}2\\5\\10\end{pmatrix}

答案

P=(2510)P=\begin{pmatrix}2\\5\\10\end{pmatrix}

9(b)(ii)

1. Write the prices of type A, type B and type C as a $1\times3$ row matrix.

The respective prices are type A: $6.20, type B: $13.50, type C: $24.00.

Since QQ is a 1×31\times3 matrix,
Q=(6.2013.5024.00)Q=\begin{pmatrix}6.20&13.50&24.00\end{pmatrix}

答案

Q=(6.2013.5024.00)Q=\begin{pmatrix}6.20&13.50&24.00\end{pmatrix}

9(c)

1. Write the quantities ordered as a $3\times3$ matrix with rows representing shops and columns representing types A, B and C.

Using the order Tasty, Fragrant, Unusual for the rows, and type A, type B, type C for the columns,
R=(10050251206020807030)R=\begin{pmatrix}100&50&25\\120&60&20\\80&70&30\end{pmatrix}

答案

R=(10050251206020807030)R=\begin{pmatrix}100&50&25\\120&60&20\\80&70&30\end{pmatrix}

9(d)

1. Set up the matrix product $RP$ using the order matrix and the weight matrix.

From earlier parts,
R=(10050251206020807030),P=(2510)R=\begin{pmatrix}100&50&25\\120&60&20\\80&70&30\end{pmatrix},\qquad P=\begin{pmatrix}2\\5\\10\end{pmatrix}

So
RP=(10050251206020807030)(2510)RP=\begin{pmatrix}100&50&25\\120&60&20\\80&70&30\end{pmatrix}\begin{pmatrix}2\\5\\10\end{pmatrix}

2. Multiply each row of $R$ by the column matrix $P$ to find each shop's total weight.

RP=(100(2)+50(5)+25(10)120(2)+60(5)+20(10)80(2)+70(5)+30(10))RP=\begin{pmatrix}100(2)+50(5)+25(10)\\120(2)+60(5)+20(10)\\80(2)+70(5)+30(10)\end{pmatrix}

=(200+250+250240+300+200160+350+300)=\begin{pmatrix}200+250+250\\240+300+200\\160+350+300\end{pmatrix}

=(700740810)=\begin{pmatrix}700\\740\\810\end{pmatrix}

答案

RP=(700740810)RP=\begin{pmatrix}700\\740\\810\end{pmatrix}

The total weights ordered by Tasty, Fragrant and Unusual shops are 700700 kg, 740740 kg and 810810 kg respectively.

9(e)

1. Choose a row matrix that adds the three shop totals in $RP$.

Since RPRP is a 3×13\times1 matrix, SS must be a 1×31\times3 matrix so that SRPSRP is 1×11\times1.

To add the three entries of RPRP,
S=(111).S=\begin{pmatrix}1&1&1\end{pmatrix}.

答案

S=(111)S=\begin{pmatrix}1&1&1\end{pmatrix}

9(f)

1. Set up the matrix product for total revenue.

Since
S=(111),R=(10050251206020807030),Q=(6.2013.5024.00),S=\begin{pmatrix}1&1&1\end{pmatrix},\quad R=\begin{pmatrix}100&50&25\\120&60&20\\80&70&30\end{pmatrix},\quad Q=\begin{pmatrix}6.20&13.50&24.00\end{pmatrix},
the total revenue is given by
SRQT=(111)(10050251206020807030)(6.2013.5024.00).SRQ^T=\begin{pmatrix}1&1&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}100&50&25\\120&60&20\\80&70&30\end{pmatrix}\begin{pmatrix}6.20\\13.50\\24.00\end{pmatrix}.

2. Carry out the multiplication to find the total revenue.

First find the total number of packages of each type:
(111)(10050251206020807030)=(30018075).\begin{pmatrix}1&1&1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}100&50&25\\120&60&20\\80&70&30\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}300&180&75\end{pmatrix}.
Then multiply by the price column matrix:
(30018075)(6.2013.5024.00)\begin{pmatrix}300&180&75\end{pmatrix}\begin{pmatrix}6.20\\13.50\\24.00\end{pmatrix}
=300(6.20)+180(13.50)+75(24.00)=300(6.20)+180(13.50)+75(24.00)
=1860+2430+1800=6090.=1860+2430+1800=6090.

答案

The total revenue earned was $6090\char36{}6090.

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