Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

practika_3_223_226

.pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
09.04.2015
Размер:
2.29 Mб
Скачать

Вектора и матрицы

 

 

 

2

4

5

8

 

 

 

 

 

 

 

Задача 1. Дана матрица

D 11

51

0

1

 

 

0

2

5

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

3

4

Вычислить матрицы

P D, P

D2 , P D3

 

 

1

2

 

 

3

Задача 2. Вычислить матрицы О1 = D-1 , O3 = D-3

Проверить правильность вычисления этих матриц, т.е.

O1* P1=E (единичная матрица)

O3*P3=E

РЕШЕНИЕ СИСТЕМ ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ (СЛАУ)

 

 

 

a

 

x a

 

x

 

... a

 

x

 

f

 

 

 

 

 

 

 

11

 

1

12

 

 

2

 

 

 

 

1m

 

 

m

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

a21 x1 a22 x2 ... a2m xm f2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

m1

x a

m2

x

2

... a

mm

x

m

f

m

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

a

 

 

...

a

 

 

 

 

 

 

 

 

f1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

11

12

 

 

 

1m

 

 

 

 

 

 

 

f2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

a

 

a

 

 

 

...

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

21

 

22

 

 

 

2m

 

 

 

 

f

 

...

 

 

 

 

 

x

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fm 1

 

 

 

 

 

 

xm 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fm

 

 

 

 

 

 

 

 

xm

 

 

 

 

am2

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

am1

 

amm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕШЕНИЕ СИСТЕМ ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ (СЛАУ)

Скалярная:

Матричная:

Векторная:

ФОРМЫ ЗАПИСИ СЛАУ

a

x

a

 

 

x

 

... a

x

 

f

 

 

 

 

 

 

11

1

12

 

 

2

1m

 

m

 

 

1

 

 

 

 

a21 x1 a22 x2 ... a2m xm f2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 ... amm xm fm

 

 

am1 x1 am2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ax f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a

 

 

 

a

 

 

 

 

 

f

 

 

11

 

 

12

 

 

 

1m

 

 

 

 

 

1

 

a

21

 

a

22

 

 

a

2m

 

 

 

 

 

f

2

 

 

x1

 

 

x2 ...

xm

 

 

 

 

...

 

...

 

 

...

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

am1

 

am2

 

 

amm

 

 

 

 

 

fm

РЕШЕНИЕ СИСТЕМ ЛИНЕЙНЫХ АЛГЕБРАИЧЕСКИХ УРАВНЕНИЙ (СЛАУ)

УСЛОВИЕ СУЩЕСТВОВАНИЯ РЕШЕНИЯ СЛАУ

Система Ax=f

имеет единственное решение, если det A 0

МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ СЛАУ :

Точные

Приближенные (итерационные)

ТОЧНЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ СЛАУ :

•Обратной матрицы

•Крамера

•Гаусса

РЕШЕНИЕ СЛАУ МЕТОДОМ ОБРАТНОЙ МАТРИЦЫ

Пусть det A 0

Тогда существует A–1 - обратная матрица:

A A–1= A–1 A = E, где E – единичная матрица.

Пусть A–1 известна. Умножая на нее СЛАУ

1 1

слева, получим: A Ax A f

 

 

 

По свойству обратной матрицы:

Ex

A 1 f ,

 

 

 

 

 

По свойству единичной матрицы:

x

A 1 f .

 

 

Метод используется для решения небольших систем, т.к. нахождение обратной матрицы – трудоемкий процесс

РЕШЕНИЕ СЛАУ МЕТОДОМ ОБРАТНОЙ МАТРИЦЫ В MATHCAD

Пример 1. Дана система линейных алгебраических уравнений

Решить СЛАУ методом обратной матрицы

1. Задаем массив коэффициентов СЛАУ и вектор правых

частей

 

:

1

2

3

4

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

3

 

 

 

 

 

 

A

 

2

4

f

 

10

 

 

 

0

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

3

 

 

 

1

1

1

1

 

10

РЕШЕНИЕ СЛАУ МЕТОДОМ ОБРАТНОЙ МАТРИЦЫ В MATHCAD

2. Находим определитель det A:

A

4

3. Находим обратную матрицу A–1:

 

 

 

 

 

 

1

1

3

 

 

 

 

 

1.25

 

A

1

 

0.75

4

 

 

0.5

0.5

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.25

0.75

2

4. Находим решение:

 

 

1

 

 

 

 

x A

1

 

2

f

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

5. Проверка решения:

 

 

30

 

 

 

 

A x

 

10

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

3

21

1

РЕШЕНИЕ СЛАУ МЕТОДОМ КРАМЕРА

Пусть det A 0

Построим m вспомогательных матриц

 

a

...

f

...

 

 

 

11

 

1

 

 

Ai

a21

...

f2

...

 

 

 

... ...

...

 

 

...

i-й столбец

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

fm

 

 

 

am1

...

 

Решения находим по формулам:

xi

det Ai

i=1,2,…m.

 

det A

 

 

Метод используется для решения небольших систем, т.к. нахождение определителей – трудоемкая операция

РЕШЕНИЕ СЛАУ МЕТОДОМ КРАМЕРА В

MATHCAD

Пример 2. Дана система линейных алгебраических уравнений

Решить СЛАУ методом Крамера

1.По умолчанию элементы массива нумеруются с нуля. Для того, чтобы элементы нумеровались с единицы:

OR IGIN 1

РЕШЕНИЕ СЛАУ МЕТОДОМ КРАМЕРА В

MATHCAD

2. Задаем массивы:

 

1

2

3

4

 

 

1

 

3

 

A

 

2

4

 

0

1

1

 

 

 

 

1

 

1

1

1

1

 

30 2 3

4

 

1

30 3

4

 

1

2

30 4

 

1

2

3

30

 

 

 

 

 

 

1 10 3

 

 

 

1 2

 

 

 

1 2

3

 

A11

10 2

3 4

A12

 

4

A13

 

10 4

A14

 

10

 

1

 

 

 

3 1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

3 1

1

 

 

0

1

 

 

0

1

3 1

 

 

0

1

3

 

10 1 1

1

 

1

10 1

1

 

1

1

10 1

 

1

1

1

10

3.Задаем дискретную переменную i (меняется от 1 до 4 с шагом 1):

i1 4

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]