Первый семестр / Лекции ФЭЛ вечерка МУС К.Ф. / Матрицы и СЛАУ / ТР 1.1 часть 1
.pdfТР 1.1 ОФ) по теме «Решение систем линейных алгебраических уравнений». |
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«Задание». |
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Часть(1) Для каждой из систем №1 И (2 или 3) : |
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1.1 |
Записать для СЛАУ матричное уравнение, матрицу и расширенную матрицу системы. 2 балла |
1.2 |
Решить систему методом полного исключения с указанием используемых равносильных преобразований. |
! X |
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Записать множество её решений: AX B X {X } |
4 балла |
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1.3 |
Если СЛАУ имеет бесконечное множество решений, привести пример X* |
одного из решений и |
доказать, что приведенный пример является решением системы: AX*=B? |
2 балла |
Для системы №1 записать символически последовательность равносильных преобразований, использованных
в 1.2 : А4 |
I4= [{SIK( ); PIK; MI( |
)}] A4 |
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2 балла |
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зачёт > 8 баллов |
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λ |
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λ |
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максимум 8∙2=16 баллов |
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Часть (2) Систему №1 решить с помощью формул Крамера. максимум 10 баллов |
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зачёт > 5 баллов |
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Пример выполнения. |
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Часть (1) |
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Пример 1. |
M=3, N=3 |
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x1 2 x2 3x3 14 |
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x1 |
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1 2 3 |
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6x3 |
32 A X |
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; X |
x2 |
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; B |
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1.1 4 x1 5x2 |
B : A |
4 |
5 |
6 |
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32 |
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7 x 9 x |
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8x |
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7 9 8 |
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x |
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49 |
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2 |
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3 |
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x1 |
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x2 |
x3 |
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B |
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PM |
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2 |
3 |
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14 |
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7 |
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9 |
8 |
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49 |
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S2 1(4) |
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~ |
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x1 |
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x2 |
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x3 |
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B |
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x1 |
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x2 |
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x3 |
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|
B |
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0 |
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1.2 |
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1 |
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2 |
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3 |
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14 |
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( |
1 |
) |
1 |
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2 |
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3 |
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14 |
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C2 |
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1 |
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4 |
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5 |
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6 |
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32 |
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M |
2 |
0 |
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3 1 6 2 |
24 8 |
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3 |
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S3 1(7) |
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0 |
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7 |
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9 |
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8 |
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49 |
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0 |
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5 |
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13 |
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~ |
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( 2) |
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x |
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x |
2 |
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x |
3 |
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B |
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x1 |
x2 |
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x3 |
B |
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x1 1, |
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1 |
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S |
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1 |
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S13 (1) |
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(5) |
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1 |
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0 |
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1 |
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2 |
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1 |
0 |
0 |
1 |
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2, ! X |
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2 |
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S |
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0 |
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1 |
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2 |
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8 |
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S |
( 2) |
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x2 |
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32 |
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0 1 0 |
2 |
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x |
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3 |
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`1 |
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23 |
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M |
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( |
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) |
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0 |
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0 |
3 1 |
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9 3 |
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0 0 |
1 |
3 |
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3 |
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3 |
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3 |
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I3 stop! |
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Г Ж |
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1.3 |
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A3 |
I 3 |
|
I3 = [{SIK}M3(-1/3) M2(-1/3)} ]A |
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Результат: |
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A X B ! X [1; 2;3]T |
I3 = [{SIK}M3(-1/3) M2(-1/3)} ]A |
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Пример 2.M=3, N=3
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x1 2 x2 3x3 4 |
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A3 X 3 x1 B3 x1 |
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1 |
2 |
3 |
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||||||||||||||
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6x2 |
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7 x3 |
8 |
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||||||||||||
1.1 |
5x1 |
|
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5 |
6 |
7 |
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||||||||||||||||||
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10x |
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|
11x |
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12 |
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|
|
A |
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|||||||||||||
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9 x |
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|
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1 |
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2 |
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3 |
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9 |
10 |
11 |
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||||||||
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|||||||
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x1 |
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x2 |
x3 |
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B |
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x1 |
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|
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||||||||||
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S2 1(5) |
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||||||||||||
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PM |
1 |
|
|
|
2 |
|
3 |
|
4 |
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1 |
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|||||||||
1.2 |
|
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|
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1 |
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|||
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5 6 7 |
8 |
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M 2 |
( |
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) |
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0 |
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||||||||||||
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4 |
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9 10 11 |
12 |
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S3 1( 9) |
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0 |
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|||||||||||||
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~ |
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x1 |
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x2 |
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x3 |
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|
|
B |
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|
|
x1 |
|
x2 |
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||||||||||
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1 |
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2 |
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||||
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S1 2 (2) |
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1 |
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0 |
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1 |
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0 |
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||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
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|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
1 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||
|
|
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|
|
|
|
0 |
|
0 |
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||
|
S3 2 (8) |
|
|
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|
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|
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|
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||||||||
|
|
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|
|
|
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|
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|
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|
|
| I 2 |
|
| |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
3 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1.3 |
x* |
1 |
X * |
|
1 |
|
: A X * |
|
5 |
|
6 |
|
7 |
|
||||||||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
|
10 |
11 |
|
|
|
|
|
|
x1 |
x2 |
x3 |
B |
|
|
x1 |
|
4 |
; PM |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
; X |
x2 |
; B |
8 |
5 |
6 |
7 |
8 |
||
|
|||||||||
|
x3 |
|
12 |
|
9 |
10 |
11 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
x2 |
x3 |
|
B |
|
|
|
0 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C2 |
|
1 |
|
|
|
|||||||
|
|
4 1 |
8 2 |
|
12 3 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
8 |
16 |
|
24 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
x |
|
|
~ |
|
|
x 2 x |
|
|
|
|
2 x |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
3 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
1 |
2 |
x2 3 2 x3 X { |
3 2 x3 |
|
} |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x3 R |
|
|
|||||
2 |
3 |
|
|
x3 R |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
stop ! |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 2 3 4 |
|
ч.т.д. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
5 6 7 8 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
9 10 11 12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Результат: |
|
A X B X {[ 2 a; 2 2a; a]T , a R}; |
X * 1,1,1 T . |
||||||||||||||||||||
Пример 3. |
M=4, N=4 |
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
3x1 3x2 2 x3 3x4 5 |
|
|
X B ; X | x ; x ; x ; x |
|
|T ; B | 5; 1; 9; 48 |T |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
3x3 2 x4 1 |
|
|
|
|
3 |
3 |
2 |
|
3 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
3x1 0 x2 |
|
|
|
|
3 |
0 |
3 |
|
2 |
|
|
||||||||||||
1.1 |
|
|
3x2 11x3 10 x4 9 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
9 x1 |
|
A |
9 |
3 |
11 10 |
|
; |
||||||||||||||||
9 x 18x |
|
12 x |
|
18x |
|
48 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
1 |
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
9 18 12 18 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x1 |
|
x2 |
|
x3 |
|
x4 |
|
B1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
3 |
|
3 |
|
2 |
|
3 |
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
PM |
|
3 |
|
0 |
|
|
3 |
2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
9 |
|
3 |
11 |
10 |
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
9 |
|
18 |
|
12 |
18 |
|
48 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.2 Метод Гаусса: приведение матрица А к треугольному виду, т.е. последовательное обнуление всех под-/над-диагональных элементов
1 шаг |
x |
x |
2 |
x |
3 |
x |
4 |
B |
2 шаг |
x |
x |
2 |
x |
3 |
x |
4 |
B |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
1 |
|
|
|
1 |
|||||||
S21 (1) |
3 |
3 2 |
3 |
5 |
S12 ( 1) |
3 |
3 2 |
3 |
5 |
|||||||||
|
|
0 |
3 1 |
1 |
6 |
|
0 |
3 1 |
1 |
6 |
||||||||
S31 ( 3) |
0 |
6 |
5 1 |
6 |
S32 (2) |
0 |
0 |
3 |
3 |
6 |
||||||||
S |
(3) |
0 |
9 |
6 |
9 |
33 |
S42 (3) |
0 |
0 |
9 |
6 |
15 |
||||||
|
41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 шаг |
x1 |
x2 |
x3 |
x4 |
S43(3) |
3 |
3 |
2 |
3 |
|
3 |
|
|
|
|
0 |
1 |
1 |
|
|
0 |
0 |
3 |
3 |
|
0 |
0 |
0 |
3 |
| U 4 [{Sik } ]A |
! X [ 2,2,1, 1]T
B |
|
Метод |
3x |
|
5 |
3x |
2 |
2 x |
3 |
3x |
4 |
x |
2 |
|||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||||
5 |
|
Гаусса |
3x |
2 |
6 |
x |
3 |
x |
4 |
x |
2 |
2 |
|
|||||||||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
3x |
|
|
6 x |
|
1 |
|
|
|||||||||||
6 |
|
|
3x |
3 |
4 |
3 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
3 |
|
|
|
3 x |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
3x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
DET (U 4 ) ( 3) ( 3)( 3)(3) 81 DET [{Sik } ]A |
DET ( A) 81 0 |
Г
1.3 A4 U4 U4 = [{SIK}}]A
Результат: A X B ! X [ 2; 2;1; 1]T U4 = [{SIK}} ]A4