Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1 Элементы линейной алгебры

.pdf
Скачиваний:
29
Добавлен:
10.05.2015
Размер:
459.21 Кб
Скачать

Матричные уравнения

Матричная запись системы:

A·X=B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть m=n

 

 

 

 

A-1

─ существует

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть detA≠0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

А 1 А Х А 1 В

Е Х А 1 В

Х А 1 В

E

Правило Крамера

Рассмотрим систему

 

a x a x

 

 

...

a

 

x

 

 

b

 

 

 

11

 

1

12

 

2

 

 

1n

 

 

 

n

1

 

 

 

 

a21x1 a22 x2

a2n xn b2

Пусть m=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

..........

 

 

 

..........

 

 

 

 

..........

 

..........

 

 

 

 

 

 

 

.......

 

Пусть detA = ≠ 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

n1

x a

n2

x

2

...

a

nn

x

n

b

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а11

 

 

a12

b1 a1n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

a21

 

 

a22

b2 a2n

 

J – столбец

 

 

.... ....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

....

 

 

 

 

 

 

 

an1

 

 

an2

bn ann

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Правило Крамера

Решение системы

x 1

,

x 2

, ,

x n

1

 

 

2

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ранг матрицы

Рассмотрим матрицу A

Минор Mk матрицы A называется ее базисным минором, если он отличен от нуля, а все миноры матрицы A более высокого порядка k+1, k+2, …, t равны нулю.

Рангом матрицы r(A)

называется порядок его базисного минора.

Элементарные преобразования матриц

Элементарные преобразования матриц

 

 

Прибавление к

 

 

 

Вычеркивание

 

одной из строк другой

 

 

Перестановка

нулевой строки

 

строки, умноженной

 

 

двух строк

 

 

на любое число

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Элементарные преобразования матриц

Теорема 1.

Любую матрицу с помощью элементарных преобразований можно привести к ступенчатому виду.

Теорема 2.

При элементарных преобразованиях ранг матрицы не меняется.

Ранг ступенчатой матрицы равен числу

(ненулевых) строк.

Метод Гаусса

Метод последовательного исключения неизвестных

наиболее распространенный метод решения систем линейных уравнений.

Суть метод Гаусса:

а) из всех уравнений системы кроме первого исключается неизвестное x1;

б) из всех уравнений системы кроме первого и второго исключается неизвестное x2;

в) из всех уравнений системы кроме первого, второго и третьего исключается неизвестное x3 и т.д.

Метод Гаусса

Рассмотрим систему

a

x a

 

 

x

 

...

a

 

 

x

 

b

 

 

11

1

 

12

 

 

2

 

 

 

1n

 

n

 

1

 

a21 x1 a22 x2 ...

a2n xn b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...............................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

m1

x

1

a

m2

x

2

...

a

mn

x

n

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С помощью элементарных преобразований приводим ее к равносильной системе ступенчатого вида:

c x c x

 

c

x

 

d

 

11 1

12

2

 

1n

 

n

1

 

 

c22x2 c2n xn d2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...............................................

 

 

 

 

ckr xr

ckn xn dk

 

 

 

 

Метод Гаусса

Возможен один из следующих случаев:

1)система не имеет решений (система несовместна);

2)система имеет единственное решение;

3)система имеет бесчисленное множество решений.

Теорема Кронекера-Капелли

Рассмотрим систему уравнений

a

x

 

a

 

 

x

 

... a

 

 

x

 

b

 

 

11

1

 

12

 

 

2

 

 

1n

 

n

 

1

 

a21 x1

a22 x2

... a2n xn

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...............................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

m1

x

1

a

m2

x

2

... a

mn

x

n

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

Обозначим

 

a

 

a

 

....

a

1n

 

 

 

a

a

....

a

b

 

 

 

11

 

12

 

 

 

 

 

 

11

 

12

 

 

1n

1

 

a21

a22

....

a2n

 

~

a21

a22

....

a2n

b2

 

A

....

.... ..... .....

 

A .... ....

.....

 

.....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

.....

a

 

b

 

 

 

am2

.....

 

 

 

 

a

m1

m2

m n

 

am1

am n

 

 

 

 

 

 

m