Метод последовательных исключений Жордана-Гаусса.




 

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. ;

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-11-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: