Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
2278.pdf
Скачиваний:
53
Добавлен:
07.01.2021
Размер:
4.86 Mб
Скачать

§4. Крамеровские системы линейных уравнений. Метод Крамера

Рассмотрим систему m линейных уравнений с n неизвестными:

С

 

 

a11x1 a12x2

a1nxn b1;

 

 

a

x a

22

x

2

a

2n

x

n

b ;

 

 

 

 

 

21

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

(1)

 

 

 

 

 

 

 

a

 

x a

 

 

 

x a

 

 

 

 

x b .

 

и

m2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

m1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

mn n

 

 

Коэфф ц енты эт х уравнений, записанные в виде матрицы, на-

зываются матр цей с стемы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бА

 

 

 

 

 

 

 

 

a11

 

 

 

 

a12

 

 

 

 

 

a1n

 

 

 

 

 

A

a21

 

 

 

 

a22

 

 

 

 

 

a2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

m1

 

 

m2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mn

 

 

Числа, стоящие в правых частях уравнений, образуют столбец

свободных членов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Матрица системы, дополненная справа столбцом свободных

членов, называется расширенной матрицей системы:

 

 

 

 

 

 

a

 

 

a

 

 

 

 

a

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

1n

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

a

21

 

a

22

 

 

a

2n

 

 

b

 

 

 

A*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

a

m1

 

m2

 

 

mn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

16

Если свободные члены всех уравнений равны нулю, система называется однородной. Решением системы (1) является всякая совокупность значений переменных x1,x2, ,xn , при подстановке которых в систему (1) все уравнения обращаются в верные равенства.

истемы, не имеющие решений, называются несовместными, имеющие решения – совместными.

Метод Крамера решения систем линейных уравнений

В случае, когда ч сло неизвестных совпадает с числом уравне-

(т.е. m n) определитель системы отличен от нуля

С

 

 

a11

 

a12

a1n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

det A

a21

 

a22

a2n

 

0,

 

 

 

 

 

 

 

 

ний

 

 

 

 

am1 am2 amn

 

 

 

 

 

 

 

 

система линейных уравнений (1) имеет единственное решение, опре-

деляемое по формулам Крамера (прил. 5):

 

 

 

 

 

 

x

1

; x

2

 

2

; ; x

n

 

n

,

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бА

где i

– определитель, который получается из определителя системы,

если

в нем i-й столбец

 

заменить

столбцом

свободных членов

i 1, 2, ,n .

Д

 

Пример

 

И

Решить систему

 

 

x y z 1;

 

2x y z 0;

 

 

x y 2z 1.

Решение. Находим определитель системы:

17

 

1

1

1

 

1

1

1

 

3

2

 

9 4 5 0,

 

 

 

 

 

2

1

1

 

3 0

2

1

 

 

1

1

2

 

2

0

3

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

значит, можно систему решить по формулам Крамера.

 

читаем вспомогательные определители:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

1

 

 

 

 

и

 

 

0

 

 

 

 

1 1

 

 

3;

 

x

0

 

1 1

 

 

 

 

 

 

0

3

 

 

 

 

 

 

1

 

1

2

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бА

 

 

 

 

 

y

 

2 0

 

1 2

 

 

 

0 1 1

2

 

1

6 2 4

;

 

 

1

 

1

2

 

 

 

2

 

 

 

 

0

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

2

1

 

2.

 

z

2

 

1

0

 

 

2

 

 

 

1 0

 

2

0

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д

Решение получаем по формулам Крамера:

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

 

3

; y

y

 

4; z z

2

.

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

Правильность решения системы проверяется подстановкой ре-

шения в систему.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И

Проверка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

4

 

 

 

2

 

5

1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

5

 

 

5

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

4

 

2

0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

5

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

2

2

 

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

5

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

§5. Крамеровские системы линейных уравнений. Матричный метод решения систем линейных уравнений

Предполагаем, что число уравнений системы линейных уравне-

ний совпадает с числом неизвестных и определитель системы

от-

С

 

личен от нуля,

то есть система является крамеровской.

 

Заменим исходную систему (1) эквивалентным ей матричным

уравнен ем

 

 

 

и

(2)

 

 

 

 

AX B,

x1

 

 

 

x2

 

матр ца-стол ец, составленная из переменных.

 

где X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бА

 

 

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку матр ца A – невырожденная, значит, существует обратная к ней матрица A 1. Умножим обе части уравнения (2) на A 1 слева:

A 1 AX A 1B.

Имеем

Д

 

 

A 1A X A 1B;

EX A 1B; И

X A 1B.

Вычисления по полученной формуле дают решение уравнения. Такой способ решения линейных уравнений называется матричным методом (см. прил. 5).

19

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]