Матрица. Метод Гаусса

Автор: Пользователь скрыл имя, 22 Декабря 2011 в 01:52, лекция

Описание работы

На лекции рассматривается понятие матрицы, действия над над матрицами, а также метод Гаусса для решения систем линейных уравнений. Для частного случая, так называемых квадратных матриц, можно вычислять определители, понятие о которых рассмотрено на предыдущей лекции.

Содержание

Введение
1. Действия над матрицами.
2. Решение систем линейных уравнений методом Гаусса.
Заключение
Литература

Работа содержит 1 файл

МАТРИЦЫ.docx

— 92.09 Кб (Скачать)

Элементарные  преобразования переводят систему  уравнений в равносильную ей.

Элементарные  преобразования системы используются в методе Гаусса.

Для простоты рассмотрим метод Гаусса для системы трех линейных уравнений с тремя неизвестными в случае, когда существует единственное решение:

Дана система:

                            ( 1 )

1-ый  шаг метода Гаусса.  

На первом шаге исключим неизвестное х1 из всех уравнений системы (1), кроме первого. Пусть коэффициент . Назовем его ведущим элементом. Разделим первое уравнение системы (1) на а11. Получим уравнение:                  

            

                                            ( 2 )

где

Исключим х1 из второго и третьего уравнений системы (1). Для этого вычтем из них уравнение  (2), умноженное на коэффициент при х1 (соответственно а21 и а31).

Система примет вид:                                      

              ( 3 )

Верхний индекс (1) указывает, что речь идет о коэффициентах  первой преобразованной системы.

2-ой  шаг метода Гаусса.  

На втором шаге исключим неизвестное х2 из третьего уравнения системы (3). Пусть коэффициент . Выберем его за ведущий элемент и разделим на него второе уравнение системы (3), получим уравнение:                  

                                          ( 4 )

где 

Из третьего уравнения системы (3) вычтем уравнение (4), умноженное на Получим уравнение:                            

        

Предполагая, что  находим                            

 

В результате преобразований система приняла вид:                                     

                             (5)                            

 

Система вида (5) называется треугольной.

Процесс приведения системы (1) к треугольному виду (5) (шаги 1 и 2) называют прямым ходом метода Гаусса.

Нахождение  неизвестных из треугольной системы называют обратным ходом метода Гаусса.

Для этого найденное  значение  х подставляют во второе уравнение системы (5) и находят х2.  Затем х и  х3  подставляют в первое уравнение и находят х1.

В общем случае для системы т линейных уравнений с п неизвестными проводятся аналогичные преобразования. На каждом шаге исключается одно из неизвестных из всех уравнений, расположенных ниже ведущего уравнения.

Отсюда другое называние метода Гаусса – метод последовательного исключения неизвестных.

Если  в  ходе  преобразований  системы  получается  противоречивое  уравнение  вида 0 = b, где b ¹ 0, то это означает, что система несовместна и решений не имеет.

В случае совместной системы после преобразований по методу Гаусса, составляющих прямой ход  метода, система т линейных уравнений с п неизвестными будет приведена или к треугольному  или к  ступенчатому  виду.

Треугольная система  имеет вид:

Такая система  имеет единственное решение, которое  находится в результате проведения обратного хода метода гаусса.

Ступенчатая система имеет вид:

Такая система  имеет бесчисленное множество решений. Чтобы найти эти решения, во всех уравнениях системы члены с неизвестными хk+1,  … , xk переносят в правую часть. Эти неизвестные называются свободными  и придают им произвольные значения. Из полученной треугольной системы находим х1, … , xk, которые будут выражаться через свободные неизвестные. Подробнее об этом можно узнать в рекомендуемой литературе.

Рассмотренный метод Гаусса легко программируется  на ЭВМ и является более экономичным (по числу действий),  чем другие методы. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ  

Рассмотренные на лекции матрицы являются удобным инструментом для записи различных математических преобразований и широко используется в научно-технической литературе. Метод Гаусса позволяет решать любые линейные системы, он находит широкое применение и содержится в пакетах стандартных программ для ЭВМ.

Информация о работе Матрица. Метод Гаусса