E. Решение матричных уравнений




 

Пусть задано уравнение

, (8)

 

где матрица квадратная с . Тогда умножим слева заданное равенство на и получим

или

 

(9)

 

Заметим, что если размерность матрицы есть , то искомая матрица имеет такую же размерность, что и , поскольку
Аналогично решается уравнение

при этом

.

 

(10)

 

Пример 10

Решить матричное уравнение

.

Решение

Имеем уравнение , где , . Находим , тогда .

Вычислим алгебраические дополнения матрицы :

Таким образом, .

Сделаем проверку: .

Искомое решение: .

Проверить, что дает матрицу .

 

F. Решение квадратных систем линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) матричным методом и по правилу Крамера

 

Пусть задана система вида:

(11)

Запишем квадратную матрицу системы размерности :

, матрицу-столбец из неизвестных , и матрицу-столбец из свободных коэффициентов .

В этих обозначениях система (11) примет вид:

. (12)

Если , то решение матричного уравнения (12) следующее:

. (13)

Заметим, что , т.е. – матрица такой же размерности, что и . Формула для обратной матрицы .

Решение:

.

Тем самым мы получили формулы Крамера:

. (14)

для СЛАУ (11), где главный определитель системы , а – вспомогательные определители (получающиеся из главного заменой -го столбца на столбец из свободных коэффициентов). Например

можно обозначить .

 

Теорема 1 (Крамера).

СЛАУ (11) можно привести к виду:

. (15)

Тогда возможны три случая:

Если главный определитель , то система (11) имеет единственное решение:

, где .

Если , а хотя бы один , то система не совместна (решений не имеет), поскольку имеется противоречивое уравнение .

Если и все , то система имеет бесконечное число решений.

 

G. Метод Гаусса

Для систем произвольного вида

, где (16)

(прямоугольных), где число уравнений не совпадает с числом неизвестных, применяется общий метод последовательного исключения (МПИ) неизвестных, основанный на элементарных преобразованиях типа:

умножение некоторого уравнения системы на отличное от нуля число;

прибавление к одному уравнению системы другого ее уравнения, умноженного на произвольное число, отличное от нуля;

перестановка местами двух уравнений системы.

Такие преобразования системы не изменяют множество ее решений и называются преобразованиями типа Гаусса. Заметим, что, выполняя преобразования 1–3 над уравнениями системы, соответствующие элементарные преобразования производятся над строками расширенной матрицы системы:

.

Поэтому на практике экономичней проводить МПИ в матричной форме. После конечного числа шагов элементарных преобразований приходим к матрицам вида:

а) или б)

В случае а) система примет треугольную форму и будет иметь единственное решение, а в случае б) система примет трапециевидную форму и будет иметь множество решений.

Заметим, что если на некотором шаге появится строка , , то система будет несовместной, т.е. не будет иметь решений.

Нахождение неизвестных из преобразованной (треугольной или трапецевидной) системы идет снизу вверх и называется обратным ходом в методе Гаусса.

 



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: 2020-11-01 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: