Теорема Кронекера – Капелли
Для того чтобы система линейных уравнений являлась разрешимой, необходимо и достаточно, чтобы ранг расширенной матрицы этой системы был равен рангу её основной матрицы.
Формулы Крамера
Решение системы линейных уравнений может быть получено через расчет определителей.
, | (3.6) |
где Δ - определитель матрицы , -определитель матрицы, полученной заменой столбца k матрицы коэффициентов на столбец свободных членов .
Доказательство представленного выражения представляет интерес как один из приемов работы с массивами.
Умножим каждое уравнение i СЛУ
на и просуммируем все уравнения
.
Обратим внимание, что правая часть представляет . В левой части уравнения выполним замену порядка суммирования
Поскольку для всех j¹k (скалярное произведение столбца j на алгебраические дополнения другого столбца k), получаем: , что и требовалось доказать .
Формула Крамера находит широкое применение для ручных расчетов СЛУ относительно небольшого (2-3) порядка.
2.5. Метод Гаусса
Наибольшее распространение для решения систем уравнений получил метод Гаусса. Основная идея его заключается в последовательном исключении переменных и постепенном переходе к эквивалентной системе уравнений с треугольной матрицей коэффициентов. Решение полученной системы не представляет проблем.
Исключение Гаусса рассмотрим на системе из трех уравнений
(3.7) |
Выразим из первого уравнения системы значение переменной х1 и подставим это выражение во второе и третье уравнения системы:
В результате второе и третье уравнения уже не содержат х1:
что можно представить в виде
Аналогично выразим х2 из второго уравнения и подставим это выражение в третье уравнение системы:
Окончательно система (3.7) преобразуется к виду :
Таким образом, за n-1 шагов исходная система линейных уравнений преобразуется к системе уравнений с верхней треугольной матрицей. Это прямой ход исключения Гаусса. Решение преобразованной системы уравнений с верхней треугольной матрицей, называется обратным ходом решения системы по Гауссу.
.
Дата добавления: 2020-07-18; просмотров: 461;