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

 

 

 

 


Занятие 4. Метод Гаусса решения систем линейных уравнений




 

Формулы Крамера просты по своей записи, но при больших n они приводят к громоздким вычислениям. Кроме того, они, в основном, используются, когда число уравнений равно числу неизвестных и .

При решении систем, содержащих более трех уравнений, гораздо удобнее использовать метод последовательного исключения переменных (метод Гаусса). Пусть дана система:

(4.1)

Элементарными преобразованиями системы называются следующие операции:

1. умножение обеих частей одного из уравнений системы на произвольное число .

2. прибавление к обеим частям одного из уравнений соответствующих частей другого уравнения, умноженного на число .

3. перестановки уравнений в системе.

Очевидно, что в результате каждой из этих операций система (4.10) перейдет в систему, эквивалентную исходной.

Выпишем матрицу системы (4.1):

Если в системе (4.1) выполнено преобразование (2), то получим новую систему с матрицей В|, причем В| получается из В следующим образом: к некоторой строке матрицы В прибавляется другая строка, умноженная на λ; и т.д..

Поэтому вместо того, чтобы писать новую систему уравнений, пишут соответствующую ей матрицу В. При этом возможны следующие случаи:

1. Система преобразуется к «треугольному виду», тогда она имеет единственное решение.

2. В преобразованной системе число уравнений может оказаться меньше числа переменных. Такая система преобразуется к «трапецевидной» форме. Система (4.1) имеет бесчисленное множество решений.

3. В ходе исключения получается противоречивое уравнение. Тогда система (4.1) несовместна.

Пример 4.1. Решить систему уравнений:

Решение. Расширенная матрица системы

~

Умножаем каждый элемент 1-й строки на(-3) и складываем со 2-й строкой. Умножаем каждый элемент 1-й строки на(-2) и складываем с 3-й строкой. Получаем:

~ Умножаем каждый элемент 2-й строки на () и складываем с 3-й строкой. Получаем:

~ .

Матрица привелась к «треугольному» виду. Система имеет единственное решение. Вернемся к системе уравнений.

Из последнего уравнения получим z = 1. Подставим найденное значение во второе уравнение, найдем y =1, а затем в первое. Таким образом, поднимаясь по системе от последнего уравнения к первому, найдем ее решение.

Решение системы: z = 1; y =1; x =1.

Пример 4.2. Решить систему уравнений:

Решение. Расширенная матрица системы

~ Умножаем каждый элемент 1-й

строки на(-3) и на (-4) и сложим со второй и третьей строкой соответственно. Получим:

 

~ ~ Умножаем каждый элемент 2-й

строки на(-1) и сложим с 3-й. Получим:

 

~ .

Третье уравнение системы противоречиво. С другой стороны,

ранг матрицы системы r(A)=2, ранг расширенной матрицы r(A/B)=3, r(A)≠r(A/B), следовательно, система несовместна.

Пример 4.3. Решить систему уравнений:

Решение. Расширенная матрица системы

 

~ ~ ~ ,

Матрица привелась к «трапецевидной» форме

r(A)=2; r(A/B)= 2 => система совместна и имеет бесчисленное множество решений. Тогда

Пусть z = t, t - любое число, тогда x = 1, y = -t, z = t, t – любое число.

Однородная система имеет либо единственное тривиальное решение, т.е. x = y = z = 0, если ≠0 и ранг матрицы равен числу неизвестных, причем число неизвестных равно числу уравнений, либо имеет бесчисленное множество решений в противном случае.

Вопросы для самопроверки

1. Опишите метод Гаусса решения систем линейных уравнений.





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-11-05; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 653 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Велико ли, мало ли дело, его надо делать. © Неизвестно
==> читать все изречения...

2490 - | 2156 -


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

Ген: 0.008 с.