Этот метод также рассмотрим в дальнейшем на примере.
Пример 3.1. Дана система 3-го порядка. Решить систему:
а) Методом Крамера (по формулам Крамера);
б) С помощью обратной матрицы (матричным методом).
1).
а) Решаем по формулам Крамера. Найдем:
,
значит система имеет единственное решение, которое найдем по формулам Крамера:
; ; .
Составим определители для неизвестных и найдем их:
;
; ; .
Проверка. Подставим найденные значения в исходную систему:
б) Решим систему матричным методом.
Решением будет .
Найдем обратную матрицу по формуле .
- согласно предыдущему способу. Составим , для этого найдем алгебраические дополнения:
; | ; | ; |
; | ; | ; |
; | ; | . |
Ответ: ; ; .
2).
Найдем определитель системы:
Так как система неоднородная и , то система несовместна (не имеет решения).
3).
Найдем определитель системы:
Определители для неизвестных , так как имеют нулевой столбик. Значит система совместна и определена, имеет единственное нулевое решение:
4).
Найдем определитель системы:
Система совместна и неопределена, так как она однородная. Запишем систему в виде:
- уберем второе уравнение (убирать можно любое).
Далее запишем:
Решим методом Крамера:
Итак - общее решение,
где и - зависимые переменные;
- независимая переменная.
Найдем частное решение. Т.е. положим .
Получим: .
Сделаем проверку:
- верно.
Задание 3.1. Решить системы линейных алгебраических уравнений
а) Методом Крамера (по формулам Крамера);
б) С помощью обратных матриц.
Сделать проверку.
№1.
1. ; | 2. ; |
3. ; | 4. ; |
5. ; | 6. ; |
7. ; | 8. ; |
9. ; | 10. ; |
11. ; | 12. ; |
13. ; | 14. ; |
15. ; | 16. ; |
17. ; | 18. ; |
19. ; | 20. ; |
21. ; | 22. ; |
23. ; | 24. ; |
25. ; | 26. ; |
27. ; | 28. ; |
29. ; | 30. . |
№2.
1. ; | 2. ; |
3. ; | 4. ; |
5. ; | 6. ; |
7. ; | 8. ; |
9. ; | 10. ; |
11. ; | 12. ; |
13. ; | 14. ; |
15. ; | 16. ; |
17. ; | 18. ; |
19. ; | 20. ; |
21. ; | 22. ; |
23. ; | 24. ; |
25. ; | 26. ; |
27. ; | 28. ; |
29. ; | 30. . |
№3.
1. ; | 2. ; |
3. ; | 4. ; |
5. ; | 6. ; |
7. ; | 8. ; |
9. ; | 10. ; |
11. ; | 12. ; |
13. ; | 14. ; |
15. ; | 16. ; |
17. ; | 18. ; |
19. ; | 20. ; |
21. ; | 22. ; |
23. ; | 24. ; |
25. ; | 26. ; |
27. ; | 28. ; |
29. ; | 30. . |
№4.
1. ; | 2. ; |
3. ; | 4. ; |
5. ; | 6. ; |
7. ; | 8. ; |
9. ; | 10. ; |
11. ; | 12. ; |
13. ; | 14. ; |
15. ; | 16. ; |
17. ; | 18. ; |
19. ; | 20. ; |
21. ; | 22. ; |
23. ; | 24. ; |
25. ; | 26. ; |
27. ; | 28. ; |
29. ; | 30. . |
Пример 3.1. Дана система линейных алгебраических уравнений.
Решить ее:
А) методом Гаусса
б) методом Жордана-Гаусса.
Решение:
а) Решаем методом Гаусса. Запишем расширенную матрицу системы:
1шаг:
Элементы первой строки умножаем на 2 и сложим с соответствующими элементами 2-й строки, затем элемент 1-й строки умножим на 3 и сложим с 3-й строкой, умножим на 4 и сложим с 4-й строкой. Получим эквивалентную матрицу:
~ ~
2 шаг.
Поменяем местами 2-й и 4-й столбцы, отметим, в эквивалентной матрице какой переменной соответствуют столбцы.
~ ~
Шаг.
Умножим элементы 2-й строки на (-1) и сложим с элементами 3-й и 4-й строк.
~ ~
Шаг.
Поменяем местами 3-ю и 4-ю строки
~
теперь уже точно система приведена к треугольному виду.
Обратный ход:
Проверка. Подставим найденные значения в исходную систему.
получим тождества
Ответ:
Б) Решим систему методом Жордана-Гаусса.
Запишем расширенную матрицу системы
~
Шаг.
Умножим элементы 1-й строки на (-3) сложим с элементами 2-й строки; потом на (-2) сложим с элементами 3-й строки; затем на (-1) и сложим с элементами 4-й строки, получим эквивалентную матрицу:
~ ~
Шаг.
Всю 2-ю строку разделим на (-1). Сложим элементы второй строки с элементами первой и четвертой строк и затем сложим с элементами 3-й строки:
~ ~ ~
Шаг.
Умножим элементы 3-й строки на и сложим с элементами 2-й строки, затем просто сложим элементы 3-й строки с элементами 1-й строки, получим эквивалентную матрицу:
~ ~
Шаг.
Разделим 4-ю строку на 10; затем умножим на 5 и сложим с элементами второй строки, умножим элементы 4-й строки на и сложим с элементами 1-й строки. Получим эквивалентную матрицу:
~ .
получаем ответ:
Задание 3.2. Решить системы линейных алгебраических уравнений
а) Методом Гаусса
б) Методом Жордана-Гаусса.
1. ; | 2. ; |
3. ; | 4. ; |
5. ; | 6. ; |
7. ; | 8. ; |
9. ; | 10. ; |
11. ; | 12. ; |
13. ; | 14. ; |
15. ; | 16. ; |
17. ; | 18. ; |
19. ; | 20. ; |
21. ; | 22. ; |
23. ; | 24. ; |
25. ; | 26. ; |
27. ; | 28. ; |
29. ; | 30. ; |
Пример 3.3. Решить систему линейных уравнений , заданную расширенной матрицей, методом последовательного исключения неизвестных. В случае неопределенности системы найти ее общее, базисное и любое частное решение. Сделать проверку.
Решение:
Решаем задачу методом Жордана-Гаусса:
~
~ ~
~ ~
~ ~
~
Нулевую строку вычеркиваем.
Система неопределенная .
Базисными переменными являются:
Выражая базисные переменные, через свободные, получаем общее решение системы линейных уравнений:
Приравнивая свободные переменные к нулю, получаем базисное решение:
Задавая в общем, решении свободным переменным произвольные значения, получим частное решение:
Например, если , то
Делаем проверку, подставляя частное решение в систему линейных уравнений:
Ответ:
Общее решение:
Базисное решение:
Частное решение:
Задание 3.3. Решить систему линейных уравнений методом последовательного исключения неизвестных (методом Гаусса). Найти общее решение, базисное решение, частное решение. Сделать проверку.
1. ; | 2. ; |
3. ; | 4. ; |
5. ; | 6. ; |
7. ; | 8. ; |
9. ; | 10. ; |
11. ; | 12. ; |
13. ; | 14. ; |
15. ; | 16. ; |
17. ; | 18. ; |
19. ; | 20. ; |
21. ; | 22. ; |
23. ; | 24. ; |
25. ; | 26. ; |
27. ; | 28. ; |
29. ; | 30. ; |