Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Dolhikh_011.pdf
Скачиваний:
28
Добавлен:
23.03.2015
Размер:
1.02 Mб
Скачать

2.6. СИСТЕМИ n ЛІНІЙНИХ РІВНЯНЬ ІЗ n НЕВІДОМИМИ

Розглянемо методи, придатні лише для розв’язання системn-го порядку (n рівнянь із n невідомими):

ì a11x1 + a12 x2 + ... + a1n xn

= b1,

ï

21x1

+ a22 x2

+ + a2n xn

= b2 ,

ïa

í

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ï ........................................

ïa

x

+ a

n2

x

2

+... + a

nn

x

n

= b .

î

n1 1

 

 

 

 

n

Систему (2.10) запишемо також у матричному вигляді:

A × X = B,

 

æ a

a

...

a

ö

 

æ x

ö

 

æ b

ö

 

ç 11

 

12

...

 

1n ÷

 

ç

 

1

÷

 

ç

1

÷

A =

ça21

a22

a2n ÷

X =

ç x2

÷

B =

çb2

÷

ç

 

 

 

...

...

÷,

ç

 

 

÷,

ç

 

÷.

 

ç ... ...

÷

 

ç

... ÷

 

ç

... ÷

 

ça

n1

a

n2

...

a

 

÷

 

ç x

n

÷

 

çb

÷

 

è

 

 

 

nn ø

 

è

 

ø

 

è

n

ø

(2.10)

(2.11)

2.6.1. Матричний метод розв’язування систем (метод оберненої матриці)

Якщо матриця А системи (2.10) невироджена (det

A ¹ 0), то її

розв’язок може бути поданий у вигляді:

 

X = A–1B.

(2.12)

Приклад 2.10. Методом оберненої матриці розв’язати систему:

ì x1 - x2 + 2x3 = 5,

ï

 

 

 

- 3x3 = -3,

í2x1 + 2x2

ï

2x

+ x

2

- x

3

= 1.

î

1

 

 

 

► Позначимо:

æ

1 - 1

2

ö

æ x

ö

æ

5 ö

ç

 

 

 

÷

ç

1 ÷

ç

÷

A = ç 2

2 - 3 ÷, X = ç x 2 ÷, B = ç

- 3 ÷.

ç

2

1 - 1

÷

ç

÷

ç

÷

è

ø

è x

3 ø

è

1 ø

Для матриці A обернена матриця знайдена в прикладі (1.18):

 

 

 

æ

1

1

- 1

ö

 

 

 

 

ç

 

 

 

÷

 

 

 

A -1 = ç - 4 - 5

7 ÷.

 

 

 

 

ç

- 2

- 3

4

÷

 

 

 

 

è

ø

 

ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”

37

За формулою (2.12) знаходимо розв’язок системи:

æ x

ö

æ

1

1

ç 1

÷

ç

 

 

X = A-1B, Û ç x2 ÷

= ç- 4 - 5

ç

÷

ç

- 2

- 3

è x3

ø

ç

 

 

è

 

 

-1ö

æ 5

ö

æ

1×5 +1×(-3) -1

×1 ö

æ

1 ö

ì x

= 1

 

÷

ç

÷

ç

 

÷

ç

÷

ï 1

 

7 ÷

×ç- 3÷ = ç- 4 ×5 - 5 ×(-3) + 7 ×1÷ = ç2 ÷,

íx2 = 2. <

4

÷

ç

÷

ç

- 2 ×5 - 3 × (-3) +

÷

ç

÷

ï

= 3

÷

è 1

ø

è

4 ×1ø

è

3 ø

îx3

 

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зауваження. Метод оберненої матриці зручно застосовувати для багаторазового розв’язування систем з однією і тією ж матрицеюA і різними матрицями вільних членів B.

2.6.2. Розв’язування систем методом Крамера

Нехай – визначник матриці А системи (2.10), j – визначник, отриманий з визначниказаміною j-го стовпця стовпцем вільних членів. Тоді:

·при ¹ 0 система має єдиний розв’язок, що визначається формулами Крамера:

xj = Dj / D (j = 1, 2, …, n);

(2.13)

·якщо = 0, а хоча б один із визначниківj ¹ 0, то система несумісна;

·при ∆ = D1 = ... = Dn = 0 система або несумісна, або має безліч розв’язків.

Приклад 2.11. Розв’язати методом Крамера систему

ì x1 - x2 + 2x3 = 5,

ï

í2x1 + 2x2 - 3x3 = -3,

 

 

ï

2x + x

2

- x

3

= 1.

 

 

î

1

 

 

 

 

-1

2

 

 

 

 

 

► Визначник =

1

=1¹ 0 – система має єдиний розв’язок,

2

2

-3

 

2

1

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

який знайдемо за формулами Крамера (2.13).

 

5

-1 2

 

 

 

1

5

2

 

 

 

 

1

-1 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 =

-3 2

-3

=1,

2 =

2

-3 - 3

= 2,

3 =

 

2

2

- 3

 

= 3,

 

1

1

-1

 

 

 

2

1

-1

 

 

 

 

2

1

1

 

 

 

 

x1

=

D1

= 1, x1 =

D2

= 2, x1 =

D3

= 3. <

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

D

 

 

 

 

ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”

38

Приклад 2.12. Розв’язати методом Крамера систему:

 

 

 

 

 

ì x - 2x

 

+ 3x

= 2,

 

 

 

 

 

ï

1

2

3

 

 

 

 

 

 

í2x1 + 3x2 - 4x3 =1,

 

 

 

 

 

ï

3x

+ x

2

- x

= 4.

 

 

 

 

 

î

1

 

3

 

 

-2

3

 

= 0 , D1 =

 

2

- 2

 

3

 

= -1 ¹ 0 – система несумісна. <

D =

1

 

 

 

 

2

3

-4

 

 

1

3

 

-4

 

 

3

1

-1

 

 

 

 

4

1

 

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 2.13. Розв’язати методом Крамера систему:

ìï x1 - 2x2 +3x3 =5,

í2x1 - 4x2 + 6x3 =3,

ïî3x1 -6x2 + 9x3 =8.

► Третє рівняння системи дорівнює сумі першого та другого рівнянь, отже, усі визначники третього порядку дорівнюють нулю: ∆ = D1 = D2 = D3 = 0. Однак перше рівняння несумісне з другим. Система несумісна. <

Приклад 2.14. Розв’язати методом Крамера систему:

ì x1 + x2 + x3 = 3,

ï

 

+ 3x2 - 4x3

= 2,

í2x1

ï

3x1

+ 4x2 - 3x3

= 5.

î

► Третє рівняння системи дорівнює сумі першого та другого рі-

внянь,

отже,

усі визначники третього

порядку дорівнюють

нулю:

∆ = D1 = D2 = D3 = 0. Оскільки мінор другого порядку, складений із ко-

ефіцієнтів

при x1, x2

першого

та

другого

рівнянь

,системи

M 2 =

1

1

=1 ¹ 0, то ранг системи дорівнює 2, система має лише два лі-

 

2

3

 

 

 

 

 

 

 

нійно незалежні рівняння і три невідомі. Така система має безліч розв’язків. Базисні змінні x1, x2 можна виразити через вільну змінну x3. Залишимо в системі два перші лінійно незалежні рівняння та запише-

мо її у вигляді: ìí x1 + x2 = 3 - x3 ,

î2 x1 + 3x2 = 2 + 4 x3 .

Знайдемо розв’язок за формулами Крамера (2.13):

D =

1

1

= 1,

D1

=

3 - x3

1

= 7 - 7 x3 ,

D2

=

1

3 - x3

= 6 x3 - 4,

 

2

3

 

 

 

2 + 4 x3

3

 

 

 

2

2 + 4 x3

 

ДВНЗ “Українська академія банківської справи НБУ”

39

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]