Пусть задана система n линейных уравнений с n неизвестными вида
(4.1)
или, в матричной форме
А Х = В,
где
Рассмотрим некоторые методы решения системы (4.1).
Формулы Крамера. Если система (4.1) невырождена, то она имеет единственное решение, определяемое формулами Крамера:
где – определитель, получаемый из определителя заменой его i- го столбца на столбец В свободных членов.
Матричный метод.
Решение невырожденной системы (4.1) можно найти по формуле .
Метод последовательного исключения неизвестных (метод Гаусса).
С помощью элементарных преобразований над строками система m линейных уравнений с n неизвестными может быть приведена к виду
, (4.2)
где
Система (4.2) эквивалентна исходной системе. Если хотя бы одно из чисел отлично от нуля, то система (4.2), а следовательно, и исходная система несовместны. Если же то система совместна и из уравнений (4.2) выражают последовательно неизвестные через .
Пример 4.2. Методом Гаусса решить систему
Решение. Расширенная матрица системы имеет вид
Производя элементарные преобразования над строками расширенной матрицы, получаем
где цифрами обозначены следующие операции:
– первую и вторую строки поменяли местами; – ко второй строке прибавили первую, умноженную на (–2); к третьей прибавили первую, умноженную на (–3); – к третьей строке прибавили вторую, умноженную на (–1).
Этой матрице соответствует система
Отсюда последовательно находим
Ответ:
Пример 4.3. Решить систему уравнений
используя формулы Крамера.
Решение. Так как определитель данной системы
то матрица А невырождена и система имеет единственное решение.
Находим определители
По формулам Крамера находим решение системы:
4.3. Скалярное произведение векторов в R 3
Скалярным произведением векторов и называется число, обозначаемое или и равное где – угол между и .
Свойства скалярного произведения:
1. 2.
3. 4.
Свойство 4 выражает условие ортогональности векторов.
Если векторы и представлены своими координатами в ортонормированном базисе , то скалярное про-изведение равно
Из этой формулы и определения скалярного произведения следует:
Учитывая, что где – проекция вектора на вектор , а скалярное произведение векторов можно записать в виде
Пример 4.4. Даны векторы Найти .
Решение.
Поскольку
а векторы заданы координатами в ортонормированном базисе, то
Поэтому
Механический смысл скалярного произведения: работа А, про-изводимая силой точка приложения которой перемещается из точки в точку вычисляется по формуле