Метод Гаусса решения систем линейных уравнений.
Рассмотрим систему:
Расширенной матрицей системы (1) называется матрица вида:
Метод Гаусса – это метод последовательного исключения неизвестных из уравнений системы, начиная со второго уравнения по m – тое уравнение.
При этом путем элементарных преобразований матрица системы приводится к треугольной (если m = n и определитель системы ≠ 0) или ступенчатой (если m < n) форме.
Затем, начиная с последнего по номеру уравнения, находятся все неизвестные.
Алгоритм метода Гаусса:
1) Составить расширенную матрицу системы, включающую столбец свободных членов.
2) Если а11 0, то первую строку делим на а11 и умножаем на (– a21) и прибавляем вторую строку. Аналогично дойти до m–той строки:
I стр. делим на а11 и умножаем на (– аm1) и прибавляем m – тую стр.
При этом из уравнений, начиная со второго по m – тое, исключится переменная x1.
3) На 3 ‒ м шаге вторая строка используется для аналогичных элементарных преобразований строк с 3 ‒ й по m – тую. При этом исключится переменная x2 , начиная с 3 ‒ й строки по m – тую, и т. д.
В результате этих преобразований система приведется к треугольной или ступенчатой форме (в случае треугольной формы под главной диагональю нули).
Приведение системы к треугольной или ступенчатой форме называется прямым ходом метода Гаусса, а нахождение неизвестных из полученной системы называется обратным ходом.
Пример:
Прямой ход. Приведём расширенную матрицу системы
с помощью элементарных преобразований к ступенчатому виду. Переставим первую и вторую строки матрицыAb, получим матрицу:
Сложим вторую строку полученной матрицы с первой, умноженной на (‒2), а её третью строку – с первой строкой, умноженной на (‒7). Получим матрицу
К третьей строке полученной матрицы прибавим вторую строку, умноженную на (‒3), в результате чего получим ступенчатую матрицу
Таким образом, мы привели данную систему уравнений к ступенчатому виду:
,
Обратный ход. Начиная с последнего уравнения полученной ступенчатой системы уравнений, последовательно найдём значения неизвестных:
- Мультимедийные лекции
- Содержание
- Основные сведения о матрицах.
- Виды матриц
- Операции над матрицами и их свойства.
- Правило Саррюса (правило треугольника).
- Теорема Лапласа
- Свойства определителей.
- Вырожденные и невырожденные матрицы, обратная матрица.
- Решение матричных уравнений.
- Ранг матрицы, нахождение ранга матрицы.
- Элементарные преобразования матрицы.
- Системы линейных алгебраических уравнений слу (Основные понятия и определения).
- Методы решения систем линейных уравнений.
- 1) Метод обратной матрицы (матричный метод) решения систем n линейных уравнений с n неизвестными.
- 2) Правило Крамера решения систем n – линейных уравнений с n – неизвестными.
- Метод Гаусса решения систем линейных уравнений.
- Исследование систем линейных уравнений. Теорема Кронекера - Капелли, базисные решения.
- Системы линейных однородных уравнений. Исследование решений. Фундаментальная система решений.
- Модель Леонтьева многоотраслевой экономики. Продуктивные модели Леонтьева.
- Балансовые соотношения
- Линейная модель многоотраслевой экономики
- Векторы (основные понятия и определения).
- Сложение векторов
- Разность векторов
- Линейные операции над векторами. Направляющие косинусы.
- Прямоугольный базис.
- Декартова прямоугольная система координат в пространстве.
- Прямоугольные координаты вектора (точки).
- Разложение вектора по базису.
- Формулы для нахождения длины вектора, расстояния между точками и угла между векторами.
- Векторное произведение векторов (геометрический смысл, свойства).
- Свойства векторного произведения.
- Выражение векторного произведения через координаты.
- Смешанное произведение векторов (геометрический смысл, свойства).
- Выражение векторного и смешанного произведения через координаты перемножаемых векторов.
- Уравнение плоскости, проходящей через три данные точки.
- Понятие векторного (линейного) пространства. Вектор вn‒ мерном пространстве.
- Размерность и базис векторного пространства.
- Линейная оболочка и ее свойства.
- Свойства линейной оболочки
- Евклидово пространство.
- Ортогональный и ортонормированный базис.
- Переход к новому базису.
- Линейные операторы.
- Собственные векторы и собственные значения линейного оператора (матрицы).
- Квадратичные формы.
- Линейная модель обмена (международной торговли).
- Уравнения прямой (различные виды). Параметрические уравнения прямой.
- Уравнение прямой проходящей через две данные точки.
- Угловой коэффициент прямой. Уравнение прямой, проходящей через данную точку с данным угловым коэффициентом.
- Уравнение прямой, проходящей через данную точку с данным нормальным вектором (нормалью).
- Общее уравнение прямой.
- Формула угла между прямыми.
- Условия параллельности и перпендикулярности прямых.
- Формула расстояния от точки до прямой.
- Комплексные числа. Алгебраическая форма комплексного числа.
- Действия над комплексными числами в алгебраической форме.