Сначала решим задачи с помощью матричного метода и с помощью метода Крамера.
Задача 3. Решить систему линейных уравнений:
Решение.
А. Матричным методом.
Запишем систему в виде: .
Домножим на обратную матрицу слева обе части равенства, для этого сначала найдём обратную матрицу.
Выполним действия, необходимые для поиска обратной матрицы
Умножим .
= = = .
Итак, получили .
Б. Методом Крамера.
= = .
Ответ. .
Задача 4. Решить систему линейных уравнений:
Решение.
А. Матричным методом.
Запишем систему в виде: .
Найдём обратную матрицу для А.
.
= = = .
Б. Методом Крамера.
= = .
Ответ. .
Метод Гаусса.
Задача 5. Решить систему уравнений
Решение.
Построим расширенную матрицу системы и преобразуем её.
чтобы обнулились коэффициенты ниже левого верхнего угла, то есть чтобы исчезла переменная из всех уравнений кроме первого, надо:
а) из 2-й строки вычесть 1-ю;
б) из 3-й строки вычест удвоенную 1-ю.
=
Теперь, чтобы обнулить ниже чем , нужно к 3-й строке просто прибавить 2-ю, так как знаки там противоположны. При этом структуру из нулей, которые уже получились слева, мы на последующем шаге всё равно никак не испортим, ведь там к 0 будет прибавляться 0 либо вычитаться 0, то есть ступенчатая структура там уже всё равно будет сохраняться.
=
Когда в основной матрице уже получена треугольная структура, снова перепишем в виде системы
В первом уравнении 3 неизвестных, а в каждом следующем всё меньше и меньше, а в последнем вообще только одна неизвестная. Именно этой цели мы и хотели добиться, приводя к треугольному виду: из последнего уравнения можно теперь сразу выразить . Затем с этой информацией мы поднимаемся в предпоследнее уравнение, где две неизвестных, впрочем, одна из них уже известна.
.
А теперь уже две последних неизвестных стали известны, и с этой информацией поднимаемся в 1-е уравнение, подставляя туда и . Итак, .
Ответ. =2, =1, =1.
Можно ответ записать и в виде вектора: .
Задача 6. Решить систему уравнений
Решение. Во-первых, можно всё 2-е уравнение сократить на 2, так удобнее для решения, числа будут меньше. Затем обнуляем ниже углового элемента: вычитаем из 2-го уравнения удвоенное 1-е, а также 3-го 1-е.
=
треугольная структура уже получилась.
Перепишем снова в виде системы:
из 3-го уравнения , подставляем во 2-е, там получается .
А из 1-го .
Ответ. , , .
Задача 7. Решить систему уравнений
Решение.
При построении расширенной матрицы, сразу же домножим 2-е и 3-е уравнения на такие коэффициенты, чтобы в начале строки были числа, кратные угловому элементу. А именно, 2-ю строку на 2, а 3-ю строку на 4. Так надо, чтобы потом в методе Гаусса можно было не домножать на дробные коэффициенты при вычитании строк.
Теперь вычтем из 2-й строки 1-ю, домноженную на 3,
а из 3-й строки 1-ю, домноженную на 5.
=
Если теперь поменять местами 2 и 3 строки, получится:
система:
И хотя матрица не выглядит как матрица треугольного вида, тем не менее, основная идея метода Гаусса уже реализована: чем ниже, тем меньше переменных, а в последнем уравнении всего одна, а именно . Здесь тоже можно последовательно выразить все переменные, просто начинаем не с последней, а в другом порядке. К треугольному виду в этом случае можно до конца и не приводить.
Итак, из третьего: , то есть .
Подставляем во второе уравнение. , т.е. , .
Из первого: , откуда , .
Ответ. , , .