Решение систем линейных уравнений. Метод Гаусса.
Понятие системы линейных уравнений.
Определение 1. Системой линейных уравнений, содержащей m уравнений и n неизвестных, называется система вида
где числа aij – называются коэффициентами системы, числа bij – свободными членами.
Определение 2. Система уравнений называется совместной, если она имеет хотя бы одно решение, и несовместной, если она не имеет ни одного решения.
Определение 3. Совместная система называется определенной, если она имеет единственное решение, и неопределенной, если она имеет более одного решения.
В последенем случае каждое решение системы называется частным решением системы. Совокупность всех частных решений называется общим решением.
Решить систему – это значит выяснить, совместна она или несовместна. Если совместна, найти ее общее решение.
Решение систем линейных уравнений. Метод Гаусса.
Пусть дана система m линейных уравнений с n неизвестными:
Матрица А = , составленная из коэффициентов при неизвестных хi (i = 1,2,…n), называется матрицей системы.
Матрица B = , составленная из коэффициентов при неизвестных и свободных членов, называется расширенной матрицей.
Определение 4. Матрица А называется матрицей треугольного вида, если все ее элементы выше (ниже) главной диагонали равны нулю.
Например, А = или В = - матрицы треугольного вида.
Метод Гаусса удобно использовать при решении систем с большим количеством уравнений. Этот метод заключается в последоваетльном исключении неизвестных. Систему линейных уравнений приводят к системе с треугольной матрицей с помощью эквивалентных преобразований. Затем из полученной системы переменные находят с помощью последовательных подстановок.
К эквивалентным преобразованиям относят следующие:
· умножение и деление коэффициентов и свободных членов на одно и тоже число, отличное от нуля.
· Сложение и вычитание уравнений.
· Перестановка уравнений.
· Исключение из системы уравнений, в которых все коэффициенты равны нулю.
Пример 1
Решить систему линейных уравнений методом Гаусса:
Выпишем расширенную матрицу системы:
Для упрощения вычислений поменяем первую и вторую строки местами:
Умножим первую строку на –3 и сложим ее со второй строкой. Первую строку умножим на –4 и сложим с третьей сторокой, получим эквивалентную матрицу:
Умножим вторую строку на –1:
Умножим вторую строку на 5 и сложим с третьей строкой:
Разделим третью строку на –11:
Получили матрицу треугольного вида (все элементы ниже главной диагонали равны нулю). Выпишем систему уравнений треугольного вида:
Ответ: х = -1, у = 3, z = 2
Дата добавления: 2020-04-12; просмотров: 280;