1 Элементы линейной алгебры
.pdfМатричные 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 |