Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Неоднородные системы с произвольной матрицей.




В общем случае, основная матрица системы не квадратная, а прямоугольная. При этом базисный минор порядка , где . Возможно, что ранг даже и строго меньше, .

Сначала нужно упростить расширенную матрицу системы методом Гаусса и обвести базисный минор.

Если (ранг меньше числа неизвестных) то в процессе преобразований методом Гаусса получатся строк, состоящих из нулей. Уравнения, соответствующие им, в системе уравнений не несут никакой информации: . Такие уравнения просто вычёркиваются.

Но также возможно, что - ранг меньше числа неизвестных (то есть базисный минор не заполняет всю матрицу до правого края). Столбцы, не являющиеся базисными, переносят вправо. В системе это означает, что переменных нужно перенести вправо в каждом уравнении (они называются свободными переменными), а базисных переменных оставить слева.

Фактически, при этих действиях мы стремимся к тому, чтобы слева получить именно квадратную матрицу (порядка ), причём она уже будет приведена к треугольному виду, и можно будет выражать неизвестные поочерёдно. Но в отличие от определённых систем, справа в это время не просто константы, а блоки, состоящие из констант и свободных неизвестных.

Таким образом, первые переменных в ответе будут не конкретными числами, а функциями от последних переменных. Совокупность таких выражений называется ОБЩИМ РЕШЕНИЕМ.

Если присвоить какие-либо значения свободным переменным и вычислить базисных, то получим тогда уже конкретный набор из n чисел, это называется ЧАСТНЫМ РЕШЕНИЕМ. Частных решений может быть бесконечно много, потому что присваивать свободным неизвестным можно любые действительные значения.

Общее и частное решение.

Пример.

Решить систему уравнений .

Запишем расширенную матрицу и преобразуем её методом Гаусса:

.

Из 2-й строки отняли 1-ю, из 3-й удвоенную 1-ю. Замечаем, что 2 и 3 строка одинаковы, вычитаем из 3-й 2-ю, и 3-я строка получилась состоящей из 0. Это уравнение 0 = 0, очевидно, его можно вычеркнуть.

Базисный минор 2 порядка можно найти в левом верхнем углу.

Здесь m = 3, n = 4, r = 2.

Обратите внимание. Типичной и характерной ошибкой является то, что вычёркивают обе пропорциональных строки, а не одну. Но если провести алгоритм Гаусса до конца, то видно, что одна из них сотаётся и несёт содержательную информацию, а её копия лишняя, она и обратилась в 0. Не нужно торопиться и вычёркивать все пропорциональные строки, ведь хотя бы одна из них не лишняя!

Развернём две оставшихся строки снова в систему уравнений:

Здесь перенесём вправо, именно 3-я переменная - свободная, так как баисный минор обвели в левом углу.

* Впрочем, это не единственный вариант: базисный минор можно составить из фрагментов 1 и 3 столбца, тогда была бы свободная. Итак, перенесём :

Основная матрица системы фактически стала квадратной, 2 порядка, т.е. множество коэффициентов при базисных переменных образует такую квадратную матрицу: .

Просто справа при этом не только константы, а составные выражения из констант и каких-то параметров.

Видно, что уже и так выражена, . Подставим это выражение в 1 уравнение, чтобы выразить отдельно через .

, в итоге . Как видно, свободные переменные где-то могут и сократиться полностью, то есть какие-то базисные переменные выражаются просто через константу. Но в других примерах могут и все базисные зависеть от свободных переменных.

Итак, - это общее решение. В нём есть один свободный параметр .

Его можно записать также и в виде такого вектора: .

Если задавать любое , будет получать тройки чисел, которые служат частными решениями.

Например, при = 0 получим (1,2,0). А при = 1 получим (1,1,1).

При = 2 получим (1,0,2), также можно задавать дробные значения , например, частным решением является также и . Частных решений бесконечно много.

* Свободных неизвестных . Как правило, это последние, но не факт: зависит от строения системы. Если, например, 2-й столбец кратен 1-у, то базисный минор не удастся выбрать в левом верхнем углу, а только с разрывом через второй столбец, тогда 2-й столбец не будет базисным, и - свободная пременная.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-18; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 340 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Вы никогда не пересечете океан, если не наберетесь мужества потерять берег из виду. © Христофор Колумб
==> читать все изречения...

2307 - | 2123 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.