Слайд 2
Рассмотрим систему m линейных уравнений с
n неизвестными:
Слайд 3
Назовем матрицей системы матрицу, составленную из
коэффициентов при неизвестных. Матрицу, полученную из А добавлением столбца
свободных членов, называют расширенной матрицей:
Слайд 5
Теорема Кронекера–Капелли
Для того чтобы система линейных
уравнений была совместной, необходимо и достаточно, чтобы ранг матрицы
системы был равен рангу ее расширенной матрицы, т.е.
Слайд 6
Если ранг матрицы совместной системы равен
числу неизвестных, то система имеет единственное решение, если же
ранг меньше числа неизвестных, то система имеет множество решений.
Слайд 7
Две системы, множества решений
которых
совпадают, называются
эквивалентными или равносильными.
Преобразование, применение
которого
превращает систему в новую
систему, эквивалентную исходной,
называется эквивалентным или
равносильным преобразованием.
Слайд 8
Пример
Исследовать систему линейных уравнений
Слайд 9
Составим расширенную матрицу системы и с
помощью элементарных преобразований вычислим одновременно ранги обеих матриц.
Слайд 10
Метод Гаусса
Для того чтобы решить
систему уравнений методом Гаусса
выписывают расширенную матрицу этой
системы и над строками этой матрицы производят элементарные преобразования, приводя ее к виду, когда ниже главной диагонали, содержащей элементы
будут располагаться нули.
Слайд 11
Разрешается:
1) изменять порядок строк матрицы,
что соответствует изменению порядка уравнений;
2) умножать
строки на любые отличные от нуля числа, что соответствует умножению соответствующих уравнений на эти числа;
3) прибавлять к любой строке матрицы другую, умноженную на отличное от нуля число, что соответствует прибавлению к одному уравнению системы другого, умноженного на число.
Слайд 12
С помощью этих преобразований каждый раз
получается расширенная матрица новой системы, равносильной исходной, т. е.
такой системы, решение которой совпадает с решением исходной системы
Слайд 13
Установить совместность и решить систему
Слайд 14
Выпишем расширенную матрицу системы и поменяем
местами первую и вторую строки для того, чтобы элемент
равнялся единице (так удобнее производить преобразования матрицы).
Слайд 17
Обратный ход
Ранги матрицы системы и ее
расширенной матрицы совпали с числом неизвестных. Согласно теореме Кронекера-Капелли
система уравнений совместна и решение ее единственно.
Выпишем систему уравнений, расширенную матрицу которой мы получили в результате преобразований:
Далее, подставляя его в третье уравнение, найдем
Подставляя и во второе уравнение, получим и, наконец, подставляя в первое уравнение найденные неизвестные, получим Таким образом, имеем решение системы
Слайд 20
Общее решение системы линейных уравнений
Если
ранг матрицы равен , то любой отличный
от нуля минор порядка этой матрицы называется базисным.
Слайд 21
Пример
Решить систему уравнений
Слайд 22
Выпишем расширенную матрицу системы и преобразуем
ее
Слайд 24
Теорема о совместности
однородной системы
Для
того чтобы однородная система
линейных уравнений имела нетривиальное решение, необходимо и достаточно, чтобы ранг матрицы этой системы был меньше числа
неизвестных n.
является неопределенной, т.е. имеет бесчисленное множество решений, в том
числе и нетривиальное.
Если m=n, т.е. число уравнений совпадает с числом неизвестных, матрица системы является квадратной. условие r
Слайд 27
Составим матрицу системы
и методом элементарных
преобразований найдем ее ранг.
Слайд 29
Выберем в качестве базисного минор
Тогда укороченная система имеет вид
Слайд 31
Фундаментальная система решений
Назовем фундаментальной системой решений
систему матриц-столбцов, полученную из общего решения при условии, что
свободным неизвестным дают последовательно значения
Слайд 32
Матрицы-столбы, т.е. фундаментальную систему решений обозначают
Е1, Е2, …, Еn. Общее решение будет представлено в
виде