Решение систем линейных уравнений

Содержание

Слайд 2

Методы решения: 1)Матричный метод решения. 2)Метод Крамера. 3) Метод Гаусса

Методы решения:

1)Матричный метод решения.
2)Метод Крамера.
3) Метод Гаусса

Слайд 3

1)Матричный метод решения. Запишем заданную систему в матричном виде: АХ=В, где

1)Матричный метод решения.

Запишем заданную систему в матричном виде:
АХ=В,
где А

– основная матрица коэффициентов системы;
Х – матрица-столбец неизвестных;
В – матрица-столбец свободных членов.
Если матрица А  невырожденная (det А=Δ≠0), то тогда с помощью операций над матрицами выразим неизвестную матрицу Х . Операция деления на множестве матриц заменена умножением на обратную матрицу, поэтому умножив последнее равенство на матрицу  слева:
Слайд 4

1)Матричный метод решения. Поэтому, чтобы найти неизвестную матрицу Х надо найти

1)Матричный метод решения.

Поэтому, чтобы найти неизвестную матрицу Х надо найти обратную матрицу к

матрице системы и умножить ее справа на вектор-столбец свободных коэффициентов.
Слайд 5

Пример 1. Решить систему матричным способом. Решение: Решим систему линейных уравнений

Пример 1. Решить систему матричным способом.

Решение: Решим систему линейных уравнений
матричным

методом. Обозначим

Тогда данную систему можно записать в виде: АХ=В.

Слайд 6

Т.к. матрица невырожденная (Δ= – 2), то X = A-1B.

Т.к. матрица невырожденная (Δ= – 2), то X = A-1B.

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Тогда A-1 = Получим X = A-1B = Ответ: х1 =

Тогда A-1 =

Получим X = A-1B =

Ответ: х1 = –1,

х2 = 4, х3 = 1.
Слайд 11

2)Метод Крамера. Метод Крамера (теорема Крамера) — способ решения квадратных СЛАУ

2)Метод Крамера.

Метод Крамера (теорема Крамера) — способ решения квадратных СЛАУ с

ненулевым определителем основной матрицы.
Теорема Крамера. Если определитель матрицы квадратной системы не равен нулю, то система совместна и имеет единственное решение, которое находится по формулам Крамера:

где

- определитель матрицы системы, 

- определитель матрицы системы,

Слайд 12

где вместо -го столбца стоит столбец правых частей. Пример 2. Решить

где вместо 

-го столбца стоит
столбец правых частей.

Пример 2. Решить систему

по формулам Крамера.  

Решение: Решим систему по формулам Крамера.

Слайд 13

D 0, значит, система имеет единственное решение.

D 0, значит, система имеет
единственное решение.

Слайд 14

Слайд 15

Ответ: x1 = 5, x2 = -1, x3 = 1.

Ответ: x1 =  5, x2 =  -1, x3 =  1.

Слайд 16

3) Метод Гаусса Метод Гаусса - Метод последовательного исключения неизвестных. Метод

3) Метод Гаусса

Метод Гаусса - Метод последовательного исключения неизвестных. Метод Гаусса

включает в себя прямой (приведение расширенной матрицы к ступенчатому виду, то есть получение нулей под главной диагональю) и обратный (получение нулей над главной диагональю расширенной матрицы) ходы. Прямой ход и называется методом Гаусса, обратный - методом Гаусса-Жордана, который отличается от первого только последовательностью исключения переменных.
Слайд 17

Пример 3. Исследовать систему и решить ее методом Гаусса, если она

Пример 3. Исследовать систему и решить ее методом Гаусса, если она

совместна

Решение: Дана неоднородная линейная система из 4-х уравнений с 4-мя неизвестными (m=n=4).
1) Определим, совместна или нет система (*). Вычисляем для этого ранги расширенной и основной матриц системы: Rg(A,B) и RgA.

Слайд 18

Слайд 19

(привели матрицу (A,B) к матрице ( ), имеющую ступенчатую форму). Итак,

(привели матрицу (A,B) к матрице ( ),
имеющую ступенчатую форму).
Итак, Rg(A,

B) = Rg( ) = 4, RgA= Rg = 4 ⇒ RgA= Rg(A,B) = 4. Следовательно система (*) совместна. Т.к. Rg A= n (n = 4) ⇒ система имеет единственное решение.
Найдем все решения системы (*). Для этого перейдем
к следующей эквивалентной системе.
Слайд 20

 

Слайд 21

⇒ решение найдено верно.

⇒ решение найдено верно.