Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ответы матан.doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
3.24 Mб
Скачать

4) Фундаментальні розв’язки однорідної системи лінійних рівнянь.

Розв’язки е1, е2, …, еr однорідної системи рівнянь називаються лінійно незалежними, якщо лінійна комбінація цих розв’язків λ1е1+ λ2е2+…+ λrеr дорівнює нульовому стовпцю тільки за умови λ1= λ2=…=λr=0. побудуємо матрицю розв’язків, розташувавши матриці-стовпці розв’язків по стовпцям нової матриці. Відповідно до теореми про ранг матриці, ранг нової матриці буде дорівнювати числу стовпців нової матриці, тобто числу лінійно незалежних розв’язків системи.

Означення

Сукупність лінійно незалежних розв’язків е1, е2, …, еr однорідної системи рівнянь називається фундаментальною, якщо загальний розв’язок системи є лінійною комбінацією розв’язків е1, е2, …, еr.

Теорема (про фундаментальні розв’язки)

Якщо ранг р матриці коефіцієнтів при змінних однорідної системи рівнянь менше числа змінних n, то:

  1. існує сукупність лінійно незалежних розв’язків системи

  2. число лінійно незалежних розв’язків дорівнює n-р

  3. будь-який розв’язок системи можна представити у вигляді сукупності цих незалежних розв’язків, тобто у вигляді лінійної комбінації фундаментального набору розв’язків.

  1. Теорема Кронекера-Капеллі, представлення загального розв’язку.

Теоре́ма Кро́некера — Капе́лли — критерий совместности системы линейных алгебраических уравнений:

Система линейных алгебраических уравнений совместна тогда и только тогда, когда ранг её основной матрицы равен рангу её расширенной матрицы.

Доказательство

Необходимость.Пусть система совместна. Тогда существуют числа такие, что . Следовательно, столбец b является линейной комбинацией столбцов матрицы A. Из того, что ранг матрицы не изменится, если из системы его строк (столбцов) вычеркнуть или приписать строку (соответственно столбец), которая является линейной комбинацией других строк (соответственно столбцов) следует, что .

ДостаточностьПусть . Возьмем в матрице A какой-нибудь базисный минор. Так как , то он же и будет базисным минором и матрицы B. Тогда согласно теореме о базисном миноре последний столбец матрицы B будет линейной комбинацией базисных столбцов, то есть столбцов матрицы A. Следовательно, столбец свободных членов системы является линейной комбинацией столбцов матрицы A. Это означает совместность системы.

Следствия

  • Количество главных переменных системы равно рангу системы.

  • Совместная система будет определена (её решение единственно), если ранг системы равен ч

(Теорема Кронекера-Капеллі. Система лінійних рівнянь є сумісною  тоді  і  тільки  тоді, коли ранг матриці системи А дорівнює  рангу розширеної матриці А*.Хоча  теорема  Кронекера-Капелли дає можливість  визначити,  чи є система сумісною, застосовується вона досить рідко,

в основному втеоретичних  дослідженнях. Причина полягає в тім,  що  обчислення,виконувані при знаходженні рангу матриці, в основному збігаються зобчисленнями  при  знаходженні  рішення  системТому,з вичайнозамість того, щоб знаходити ранги матриць А та А* , шукають рішення системи. Якщо  його вдається знайти, то довідаємося,  що  система  сумісна й одночасно одержуємо її рішення. Якщо рішення не вдається знайти, то робимо висновок, що система несумісна.)