Как решать матрицы методом гаусса

Метод Гаусса для решения СЛАУ

В данной публикации мы рассмотрим, что такое метод Гаусса, зачем он нужен, и в чем заключается его принцип. Также мы на практическом примере продемонстрируем, как метод можно применить для решения системы линейных уравнений.

Описание метода Гаусса

Метод Гаусса – классический способ последовательного исключения переменных, применяемый для решения системы линейных уравнений. Назван так в честь немецкого математика Карла Фридриха Гаусса (1777 – 1885).

Но для начала напомним, что СЛАУ может:

Практическая польза

Метод Гаусса – отличный способ решить СЛАУ, которая включает более трех линейных уравнений, а также систем, не являющихся квадратными.

Принцип метода Гаусса

Метод включает следующие этапы:

Пример решения СЛАУ

Давайте решим систему линейных уравнение ниже, воспользовавшись методом Гаусса.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Решение

1. Для начала представим СЛАУ в виде расширенной матрицы.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

2. Теперь наша задача – это обнулить все элементы под главной диагональю. Дальнейшие действия зависят от конкретной матрицы, ниже мы опишем те, что применимы к нашему случаю. Сначала поменяем строки местами, таким образом расположив их первые элементы в порядке возрастания.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

3. Вычтем из второй строки удвоенную первую, а из третьей – утроенную первую.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

4. Прибавим к третьей строке вторую.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

6. Первый этап завершен. Теперь нам нужно получить нулевые элементы над главной диагональю. Для этого из первой строки вычтем третью, умноженную на 7, а ко второй прибавим третью, умноженную на 5.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

7. Финальная расширенная матрица выглядит следующим образом:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

8. Ей соответствует система уравнений:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Ответ: корни СЛАУ: x = 2, y = 3, z = 1.

Источник

Метод Гаусса для чайников: решаем СЛАУ легко

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Сегодня разбираемся с методом Гаусса для решения систем линейных алгебраических уравнений. О том, что это за системы, можно почитать в предыдущей статье, посвященной решению тех же СЛАУ методом Крамера. Метод Гаусса не требует каких-то специфических знаний, нужна лишь внимательность и последовательность. Несмотря на то что с точки зрения математики для его применения хватит и школьной подготовки, у студентов освоение этого метода часто вызывает сложности. В этой статье попробуем свести их на нет!

Метод Гаусса

Метод Гаусса – наиболее универсальный метод решения СЛАУ (за исключением ну уж очень больших систем). В отличие от рассмотренного ранее метода Крамера, он подходит не только для систем, имеющих единственное решение, но и для систем, у которых решений бесконечное множество. Здесь возможны три варианта.

Итак, у нас есть система (пусть у нее будет одно решение), и мы собираемся решать ее методом Гаусса. Как это работает?

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Метод Гаусса состоит из двух этапов – прямого и обратного.

Прямой ход метода Гаусса

Сначала запишем расширенную матрицу системы. Для этого в главную матрицу добавляем столбец свободных членов.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Вся суть метода Гаусса заключается в том, чтобы путем элементарных преобразований привести данную матрицу к ступенчатому (или как еще говорят треугольному) виду. В таком виде под (или над) главной диагональю матрицы должны быть одни нули.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Обратный ход метода Гаусса

После того как мы преобразуем систему таким образом, одна неизвестная Xn становится известна, и можно в обратном порядке найти все оставшиеся неизвестные, подставляя уже известные иксы в уравнения системы, вплоть до первого.

Когда интернет всегда под рукой, можно решить систему уравнений методом Гаусса онлайн. Достаточно лишь вбить в онлайн-калькулятор коэффициенты. Но согласитесь, гораздо приятнее осознавать, что пример решен не компьютерной программой, а Вашим собственным мозгом.

Пример решения системы уравнений методом Гаусс

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Сначала запишем расширенную матрицу:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Теперь займемся преобразованиями. Помним, что нам нужно добиться треугольного вида матрицы. Умножим 1-ую строку на (3). Умножим 2-ую строку на (-1). Добавим 2-ую строку к 1-ой и получим:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Затем умножим 3-ую строку на (-1). Добавим 3-ую строку к 2-ой:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Умножим 1-ую строку на (6). Умножим 2-ую строку на (13). Добавим 2-ую строку к 1-ой:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Система в данном примере имеет единственное решение. Решение систем с бесконечным множеством решений мы рассмотрим в отдельной статье. Возможно, сначала Вы не будете знать, с чего начать преобразования матрицы, но после соответствующей практики набьете руку и будете щелкать СЛАУ методом Гаусса как орешки. А если Вы вдруг столкнетесь со СЛАУ, которая окажется слишком крепким орешком, обращайтесь к нашим авторам! Заказать недорого реферат вы можете, оставив заявку в Заочнике. Вместе мы решим любую задачу!

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Источник

Метод Гаусса онлайн

Данный онлайн калькулятор находит решение системы линейных уравнений (СЛУ) методом Гаусса. Дается подробное решение. Для вычисления выбирайте количество переменных и количество уравнений. Затем введите данные в ячейки и нажимайте на кнопку «Вычислить.»

Предупреждение

Метод Гаусса

Метод Гаусса − это метод перехода от исходной системы линейных уравнений (при помощи эквивалентных преобразований) к системе, которая решается проще, чем исходная система.

Эквивалентными преобразованиями системы линейных уравнений являются:

Рассмотрим систему линейных уравнений:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса(1)

Запишем систему (1) в матричном виде:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гауссаКак решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса(3)

A-называется матрица коэффициентов системы, b − правая часть ограничений, x− вектор переменных, которую нужно найти. Пусть rang(A)=p.

Эквивалентные преобразования не меняют ранг матрицы коэффициентов и ранг расширеннной матрицы системы. Не меняется также множество решений системы при эквивалентных преобразованиях. Суть метода Гаусса заключается в приведении матрцы коэффициентов A к диагональному или ступенчатому.

Построим расшренную матрицу системы:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса(4)
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса(5)
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса(6)

Обратим внимание на последние строки. Если Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гауссаравны нулю, то система линейных уравнений имеет решение, если же хотя бы один из этих чисел отлично от нуля, то система несовместна. Иными словами, система (2) совместна тогда и только тогда, когда ранг матрицы A навен рангу расширенной матрицы (A|b).

Пусть Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Тогда

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гауссаКак решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гауссаКак решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса(7)
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Так как rangA=rang(A|b), то множество решений (7) есть (n−p)− многообразие. Следовательно n−p неизвестных Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гауссаможно выбрать произвольно. Остальные неизвестные Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гауссаиз системы (7) вычисляются так. Из последнего уравнения выражаем xp через остальные переменные и вставляем в предыдущие выражения. Далее из предпоследнего уравнения выражаем xp−1 через остальные переменные и вставляем в предыдущие выражения и т.д. Рассмотрим метод Гаусса на конкретных примерах.

Примеры решения системы линейных уравнений методом Гаусса

Пример 1. Найти общее решение системы линейных уравнений методом Гаусса:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Матричный вид записи: Ax=b, где

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Для решения системы, запишем расширенную матрицу:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Обозначим через aij элементы i-ой строки и j-ого столбца.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Исключим элементы 2-го столбца матрицы ниже элемента a2 2. Для этого сложим строку 3 со строкой 2, умноженной на 9/8:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Делим каждую строку матрицы на соответствующий ведущий элемент (если ведущий элемент существует):

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Из вышеизложенной таблицы можно записать:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Подставив верхние выражения в нижние, получим решение.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса,Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса,Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса.

Пример 2. Найти общее решение системы линейных уравнений методом Гаусса:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Матричный вид записи: Ax=b, где

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Для решения системы, построим расширенную матрицу:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Обозначим через aij элементы i-ой строки и j-ого столбца.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Делим каждую строку матрицы на соответствующий ведущий элемент (если ведущий элемент существует):

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Выразим переменные x1, x2 относительно остальных переменных.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

где x3, x4− произвольные действительные числа.

Подставив верхние выражения в нижние, получим решение.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

где x3, x4− произвольные действительные числа.

Векторный вариант решения:

Запишем вышеизложенное решение, представив свободные переменные в виде тождеств:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Тогда векторное решение можно представить так:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

где x3, x4− произвольные действительные числа.

Источник

Метод Гаусса (последовательного исключения неизвестных).
Примеры решений для чайников

Продолжаем рассматривать системы линейных уравнений. Этот урок является третьим по теме. Если вы смутно представляете, что такое система линейных уравнений вообще, чувствуете себя чайником, то рекомендую начать с азов на странице Как решить систему линейных уравнений? Далее полезно изучить урок Правило Крамера. Матричный метод.

Метод Гаусса – это просто! Почему? Известный немецкий математик Иоганн Карл Фридрих Гаусс еще при жизни получил признание величайшего математика всех времен, гения и даже прозвище «короля математики». А всё гениальное, как известно – просто! Кстати, на деньги попадают не только лохи, но еще и гении – портрет Гаусса красовался на купюре в 10 дойчмарок (до введения евро), и до сих пор Гаусс загадочно улыбается немцам с обычных почтовых марок.

Метод Гаусса прост тем, что для его освоения ДОСТАТОЧНО ЗНАНИЙ ПЯТИКЛАССНИКА. Необходимо уметь складывать и умножать! Не случайно метод последовательного исключения неизвестных преподаватели часто рассматривают на школьных математических факультативах. Парадокс, но у студентов метод Гаусса вызывает наибольшие сложности. Ничего удивительного – всё дело в методике, и я постараюсь в доступной форме рассказать об алгоритме метода.

Сначала немного систематизируем знания о системах линейных уравнений. Система линейных уравнений может:

1) Иметь единственное решение.
2) Иметь бесконечно много решений.
3) Не иметь решений (быть несовместной).

Метод Гаусса – наиболее мощный и универсальный инструмент для нахождения решения любой системы линейных уравнений. Как мы помним, правило Крамера и матричный метод непригодны в тех случаях, когда система имеет бесконечно много решений или несовместна. А метод последовательного исключения неизвестных в любом случае приведет нас к ответу! На данном уроке мы опять рассмотрим метод Гаусса для случая №1 (единственное решение системы), под ситуации пунктов №№2-3 отведена статья Несовместные системы и системы с общим решением. Замечу, что сам алгоритм метода во всех трёх случаях работает одинаково.

Вернемся к простейшей системе с урока Как решить систему линейных уравнений?
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гауссаи решим ее методом Гаусса.

На первом этапе нужно записать расширенную матрицу системы:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. По какому принципу записаны коэффициенты, думаю, всем видно. Вертикальная черта внутри матрицы не несёт никакого математического смысла – это просто отчеркивание для удобства оформления.

Справка: рекомендую запомнить термины линейной алгебры. Матрица системы – это матрица, составленная только из коэффициентов при неизвестных, в данном примере матрица системы: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Расширенная матрица системы – это та же матрица системы плюс столбец свободных членов, в данном случае: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Любую из матриц можно для краткости называть просто матрицей.

После того, как расширенная матрица системы записана, с ней необходимо выполнить некоторые действия, которые также называются элементарными преобразованиями.

Существуют следующие элементарные преобразования:

1) Строки матрицы можно переставлять местами. Например, в рассматриваемой матрице можно безболезненно переставить первую и вторую строки: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

2) Если в матрице есть (или появились) пропорциональные (как частный случай – одинаковые) строки, то следует удалить из матрицы все эти строки кроме одной. Рассмотрим, например матрицу Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. В данной матрице последние три строки пропорциональны, поэтому достаточно оставить только одну из них: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса.

3) Если в матрице в ходе преобразований появилась нулевая строка, то ее также следует удалить. Рисовать не буду, понятно, нулевая строка – это строка, в которой одни нули.

4) Строку матрицы можно умножить (разделить) на любое число, отличное от нуля. Рассмотрим, например, матрицу Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Здесь целесообразно первую строку разделить на –3, а вторую строку – умножить на 2: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Данное действие очень полезно, поскольку упрощает дальнейшие преобразования матрицы.

5) Это преобразование вызывает наибольшие затруднения, но на самом деле ничего сложного тоже нет. К строке матрицы можно прибавить другую строку, умноженную на число, отличное от нуля. Рассмотрим нашу матрицу из практического примера: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Сначала я распишу преобразование очень подробно. Умножаем первую строку на –2: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса, и ко второй строке прибавляем первую строку умноженную на –2: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Теперь первую строку можно разделить «обратно» на –2: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Как видите, строка, которую ПРИБАВЛЯЛИне изменилась. Всегда меняется строка, К КОТОРОЙ ПРИБАВЛЯЮТ.

На практике так подробно, конечно, не расписывают, а пишут короче:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Еще раз: ко второй строке прибавили первую строку, умноженную на –2. Умножают строку обычно устно или на черновике, при этом мысленный ход расчётов примерно такой:

«Переписываю матрицу и переписываю первую строку: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса»

«Сначала первый столбец. Внизу мне нужно получить ноль. Поэтому единицу вверху умножаю на –2: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса, и ко второй строке прибавляю первую: 2 + (–2) = 0. Записываю результат во вторую строку: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса»

«Теперь второй столбец. Вверху –1 умножаю на –2: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Ко второй строке прибавляю первую: 1 + 2 = 3. Записываю результат во вторую строку: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса»

«И третий столбец. Вверху –5 умножаю на –2: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Ко второй строке прибавляю первую: –7 + 10 = 3. Записываю результат во вторую строку: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса»

Пожалуйста, тщательно осмыслите этот пример и разберитесь в последовательном алгоритме вычислений, если вы это поняли, то метод Гаусса практически «в кармане». Но, конечно, над этим преобразованием мы еще поработаем.

Элементарные преобразования не меняют решение системы уравнений

! ВНИМАНИЕ: рассмотренные манипуляции нельзя использовать, если Вам предложено задание, где матрицы даны «сами по себе». Например, при «классических» действиях с матрицами что-то переставлять внутри матриц ни в коем случае нельзя!

Вернемся к нашей системе Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Она практически разобрана по косточкам.

Запишем расширенную матрицу системы и с помощью элементарных преобразований приведем ее к ступенчатому виду:

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

(1) Ко второй строке прибавили первую строку, умноженную на –2. И снова: почему первую строку умножаем именно на –2? Для того чтобы внизу получить ноль, а значит, избавиться от одной переменной во второй строке.

(2) Делим вторую строку на 3.

Цель элементарных преобразований привести матрицу к ступенчатому виду: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. В оформлении задания прямо так и отчеркивают простым карандашом «лестницу», а также обводят кружочками числа, которые располагаются на «ступеньках». Сам термин «ступенчатый вид» не вполне теоретический, в научной и учебной литературе он часто называется трапециевидный вид или треугольный вид.

В результате элементарных преобразований получена эквивалентная исходной система уравнений:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Теперь систему нужно «раскрутить» в обратном направлении – снизу вверх, этот процесс называется обратным ходом метода Гаусса.

В нижнем уравнении у нас уже готовый результат: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса.

Рассмотрим первое уравнение системы Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гауссаи подставим в него уже известное значение «игрек»:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Ответ: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Рассмотрим наиболее распространенную ситуацию, когда методом Гаусса требуется решить систему трёх линейных уравнений с тремя неизвестными.

Решить методом Гаусса систему уравнений:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Запишем расширенную матрицу системы:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Сейчас я сразу нарисую результат, к которому мы придём в ходе решения:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
И повторюсь, наша цель – с помощью элементарных преобразований привести матрицу к ступенчатому виду. С чего начать действия?

Сначала смотрим на левое верхнее число:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Почти всегда здесь должна находиться единица. Вообще говоря, устроит и –1 (а иногда и другие числа), но как-то так традиционно сложилось, что туда обычно помещают единицу. Как организовать единицу? Смотрим на первый столбец – готовая единица у нас есть! Преобразование первое: меняем местами первую и третью строки:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Теперь первая строка у нас останется неизменной до конца решения. Уже легче.

Единица в левом верхнем углу организована. Теперь нужно получить нули вот на этих местах:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Нули получаем как раз с помощью «трудного» преобразования. Сначала разбираемся со второй строкой (2, –1, 3, 13). Что нужно сделать, чтобы на первой позиции получить ноль? Нужно ко второй строке прибавить первую строку, умноженную на –2. Мысленно или на черновике умножаем первую строку на –2: (–2, –4, 2, –18). И последовательно проводим (опять же мысленно или на черновике) сложение, ко второй строке прибавляем первую строку, уже умноженную на –2:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Результат записываем во вторую строку:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Аналогично разбираемся с третьей строкой (3, 2, –5, –1). Чтобы получить на первой позиции ноль, нужно к третьей строке прибавить первую строку, умноженную на –3. Мысленно или на черновике умножаем первую строку на –3: (–3, –6, 3, –27). И к третьей строке прибавляем первую строку, умноженную на –3:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Результат записываем в третью строку:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

На практике эти действия обычно выполняются устно и записываются в один шаг:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Не нужно считать всё сразу и одновременно. Порядок вычислений и «вписывания» результатов последователен и обычно такой: сначала переписываем первую строку, и пыхтим себе потихонечку – ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО и ВНИМАТЕЛЬНО:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
А мысленный ход самих расчётов я уже рассмотрел выше.

Далее нужно получить единицу на следующей «ступеньке»:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

В данном примере это сделать легко, вторую строку делим на –5 (поскольку там все числа делятся на 5 без остатка). Заодно делим третью строку на –2, ведь чем меньше числа, тем проще решение:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

На заключительном этапе элементарных преобразований нужно получить еще один ноль здесь:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Для этого к третьей строке прибавляем вторую строку, умноженную на –2:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Попробуйте разобрать это действие самостоятельно – мысленно умножьте вторую строку на –2 и проведите сложение.

Последнее выполненное действие – причёска результата, делим третью строку на 3.

В результате элементарных преобразований получена эквивалентная исходной система линейных уравнений:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Круто.

Теперь в действие вступает обратный ход метода Гаусса. Уравнения «раскручиваются» снизу вверх.

В третьем уравнении у нас уже готовый результат: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Смотрим на второе уравнение: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Значение «зет» уже известно, таким образом:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

И, наконец, первое уравнение: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. «Игрек» и «зет» известны, дело за малым:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Ответ: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Как уже неоднократно отмечалось, для любой системы уравнений можно и нужно сделать проверку найденного решения, благо, это несложно и быстро.

Решить систему линейных уравнений методом Гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Это пример для самостоятельного решения, образец чистового оформления и ответ в конце урока.

Следует отметить, что ваш ход решения может не совпасть с моим ходом решения, и это – особенность метода Гаусса. Но вот ответы обязательно должны получиться одинаковыми!

Решить систему линейных уравнений методом Гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Запишем расширенную матрицу системы и с помощью элементарных преобразований приведем ее к ступенчатому виду:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Смотрим на левую верхнюю «ступеньку». Там у нас должна быть единица. Проблема состоит в том, что в первом столбце единиц нет вообще, поэтому перестановкой строк ничего не решить. В таких случаях единицу нужно организовать с помощью элементарного преобразования. Обычно это можно сделать несколькими способами. Я поступил так:
(1) К первой строке прибавляем вторую строку, умноженную на –1. То есть, мысленно умножили вторую строку на –1 и выполнили сложение первой и второй строки, при этом вторая строка у нас не изменилась.

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Теперь слева вверху «минус один», что нас вполне устроит. Кто хочет получить +1, может выполнить дополнительное телодвижение: умножить первую строку на –1 (сменить у неё знак).

Дальше алгоритм работает уже по накатанной колее:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

(2) Ко второй строке прибавили первую строку, умноженную на 5. К третьей строке прибавили первую строку, умноженную на 3.

(3) Первую строку умножили на –1, в принципе, это для красоты. У третьей строки также сменили знак и переставили её на второе место, таким образом, на второй «ступеньке у нас появилась нужная единица.

(4) К третьей строке прибавили вторую строку, умноженную на 2.

(5) Третью строку разделили на 3.

Скверным признаком, который свидетельствует об ошибке в вычислениях (реже – об опечатке), является «плохая» нижняя строка. То есть, если бы у нас внизу получилось что-нибудь вроде Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса, и, соответственно, Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса, то с большой долей вероятности можно утверждать, что допущена ошибка в ходе элементарных преобразований.

Заряжаем обратный ход, в оформлении примеров часто не переписывают саму систему, а уравнения «берут прямо из приведенной матрицы». Обратный ход, напоминаю, работает, снизу вверх. Да тут подарок получился:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Ответ: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса.

Решить систему линейных уравнений методом Гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Это пример для самостоятельного решения, он несколько сложнее. Ничего страшного, если кто-нибудь запутается. Полное решение и образец оформления в конце урока. Ваше решение может отличаться от моего решения.

В последней части рассмотрим некоторые особенности алгоритма Гаусса.
Первая особенность состоит в том, что иногда в уравнениях системы отсутствуют некоторые переменные, например:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как правильно записать расширенную матрицу системы? Об этом моменте я уже рассказывал на уроке Правило Крамера. Матричный метод. В расширенной матрице системы на месте отсутствующих переменных ставим нули:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Кстати, это довольно легкий пример, поскольку в первом столбце уже есть один ноль, и предстоит выполнить меньше элементарных преобразований.

Вторая особенность состоит вот в чём. Во всех рассмотренных примерах на «ступеньки» мы помещали либо –1, либо +1. Могут ли там быть другие числа? В ряде случаев могут. Рассмотрим систему: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса.

Здесь на левой верхней «ступеньке» у нас двойка. Но замечаем тот факт, что все числа в первом столбце делятся на 2 без остатка – и другая двойка и шестерка. И двойка слева вверху нас устроит! На первом шаге нужно выполнить следующие преобразования: ко второй строке прибавить первую строку, умноженную на –1; к третьей строке прибавить первую строку, умноженную на –3. Таким образом, мы получим нужные нули в первом столбце.

Или еще такой условный пример: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса. Здесь тройка на второй «ступеньке» тоже нас устраивает, поскольку 12 (место, где нам нужно получить ноль) делится на 3 без остатка. Необходимо провести следующее преобразование: к третьей строке прибавить вторую строку, умноженную на –4, в результате чего и будет получен нужный нам ноль.

Метод Гаусса универсален, но есть одно своеобразие. Уверенно научиться решать системы другими методами (методом Крамера, матричным методом) можно буквально с первого раза – там очень жесткий алгоритм. Но вот чтобы уверенно себя чувствовать в методе Гаусса, следует «набить руку», и прорешать хотя бы 5-10 систем. Поэтому поначалу возможны путаница, ошибки в вычислениях, и в этом нет ничего необычного или трагического.

Дождливая осенняя погода за окном. Поэтому для всех желающих более сложный пример для самостоятельного решения:

Решить методом Гаусса систему четырёх линейных уравнений с четырьмя неизвестными.
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Такое задание на практике встречается не так уж и редко. Думаю, даже чайнику, который обстоятельно изучил эту страницу, интуитивно понятен алгоритм решения такой системы. Принципиально всё так же – просто действий больше.

Случаи, когда система не имеет решений (несовместна) или имеет бесконечно много решений, рассмотрены на уроке Несовместные системы и системы с общим решением. Там же можно закрепить рассмотренный алгоритм метода Гаусса.

Пример 2: Решение: Запишем расширенную матрицу системы и с помощью элементарных преобразований приведем ее к ступенчатому виду.
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Выполненные элементарные преобразования:
(1) Ко второй строке прибавили первую строку, умноженную на –2. К третьей строке прибавили первую строку, умноженную на –1. Внимание! Здесь может возникнуть соблазн из третьей строки вычесть первую, крайне не рекомендую вычитать – сильно повышается риск ошибки. Только складываем!
(2) У второй строки сменили знак (умножили на –1). Вторую и третью строки поменяли местами. Обратите внимание, что на «ступеньках» нас устраивает не только единица, но еще и –1, что даже удобнее.
(3) К третьей строке прибавили вторую строку, умноженную на 5.
(4) У второй строки сменили знак (умножили на –1). Третью строку разделили на 14.

Обратный ход: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Ответ: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса.

Пример 4: Решение: Запишем расширенную матрицу системы и с помощью элементарных преобразований приведем ее к ступенчатому виду:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Выполненные преобразования:
(1) К первой строке прибавили вторую. Таким образом, организована нужная единица на левой верхней «ступеньке».
(2) Ко второй строке прибавили первую строку, умноженную на 7. К третьей строке прибавили первую строку, умноженную на 6.

Со второй «ступенькой» всё хуже, «кандидаты» на неё – числа 17 и 23, а нам нужна либо единичка, либо –1. Преобразования (3) и (4) будут направлены на получение нужной единицы

Обратный ход: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Ответ: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Пример 5: Решение: Запишем матрицу системы и с помощью элементарных преобразований приведем ее к ступенчатому виду:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Выполненные преобразования:
(1) Первую и вторую строки поменяли местами.
(2) Ко второй строке прибавили первую строку, умноженную на –2. К третьей строке прибавили первую строку, умноженную на –2. К четвертой строке прибавили первую строку, умноженную на –3.
(3) К третьей строке прибавили вторую, умноженную на 4. К четвертой строке прибавили вторую, умноженную на –1.
(4) У второй строки сменили знак. Четвертую строку разделили на 3 и поместили вместо третьей строки.
(5) К четвертой строке прибавили третью строку, умноженную на –5.

Обратный ход:
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса
Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Ответ: Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса

Автор: Емелин Александр

(Переход на главную страницу)

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса Zaochnik.com – профессиональная помощь студентам

cкидкa 15% на первый зaкaз, прoмoкoд: 5530-hihi5

Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть фото Как решать матрицы методом гаусса. Смотреть картинку Как решать матрицы методом гаусса. Картинка про Как решать матрицы методом гаусса. Фото Как решать матрицы методом гаусса Tutoronline.ru – онлайн репетиторы по математике и другим предметам

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *