Задания для самостоятельного решения

Правило Крамера

Обозначим

 

(определитель получается из D заменой i -го столбца на столбец свободных членов). Правило Крамера состоит в том, что при СЛАУ совместна и имеет единственное решение

Решение СЛАУ методом Гаусса

При решении методом Гаусса расширенную матрицу системы элементарными преобразованиями приводят к трапецеидальному виду. Затем, начиная с последнего уравнения, последовательно находят неизвестные.

К числу элементарных преобразований относят:

1) перестановку столбцов или строк;

2) умножение столбца (строки) на число, отличное от нуля;

3) прибавление к столбцу (строке) другого столбца (другой строки), умноженного предварительно на некоторое число;

4) зачеркивание нулевого столбца (строки).

Трапецеидальной матрицей называется матрица имеющая вид

где

Задачи

Рассмотрим в аудитории типичные примеры, для решения которых используются приведенные определения, теоремы и понятия.

1. Решить систему по правилу Крамера:

1)

Решение. Находим главный определитель системы:

. Следовательно, система имеет единственное решение. Формулы Крамера:

, , .

Вычислим определители , , .

.

В главном определителе первый столбец заменили столбцом свободных членов.

.

.

В главном определителе второй столбец заменили столбцом свободных членов.

.

В главном определителе третий столбец заменим столбцом свободных членов.

.

Находим , , .

; ; .

2)

Ответ. 1) ;

2) .

2. Решить СЛАУ методом Гаусса:

1)

Запишем расширенную матрицу системы и выполним эквивалентные преобразования. В результате получим:

 

.

Последней матрице соответствует система линейных уравнений треугольного вида, т.е имеет единственное решение:

Получим решение системы:

Метод последовательного исключения неизвестных предусматривает, что переменные можно исключать в любом порядке.

.

Последней матрице соответствует система линейных уравнений:

2)

Запишем расширенную матрицу системы и выполним эквивалентные преобразования. В результате получим:

.

В последней матрице отбросили нулевую строку. Запишем систему линейных уравнений, соответствующую последней матрице:

Эта система является совместной и неопределенной. Перенесем одно неизвестное, например , в правую часть последнего уравнения системы, получим решение:

Неизвестному можно придать любые значения, поэтому система имеет бесчисленное множество решений.

Рассуждая в терминах строчного ранга матрицы, можно заключить, что ранг матрицы системы равен 3 (число ненулевых строк после применения к ней метода Гаусса), а количество свободных неизвестных равно (n-число неизвестных системы).

 

3)

Выполнив над системой эквивалентные преобразования, получим:

.

Получим систему:

Получили противоречивый результат . Система несовместна (ранг расширенной матрицы, равный 4, оказался больше ранга матрицы системы, равный 3).

4) .

Ответ. 1) ; 2) ;

3) Система несовместна; 4) .

 

Задания для самостоятельного решения

1. Решить СЛАУ по правилу Крамера, методом Гаусса, матричным методом:

1) 2) 3)

5) 6)

7) 8) 9)

Ответ.

2. Решить систему уравнений:

1) 2)

3) 4)

Ответ. 1) ; 2) ;

3) ; 4) .