
Lektsii_VychMat_6-8
.pdfгде |
|
|
|
||||||||
ç |
|
|
|||||||||
|
|
|
L |
÷ |
ç |
|
÷ |
|
|||
æ a |
a |
a |
ö |
|
æ b |
ö |
|
||||
ç |
11 |
12 |
|
1n ÷ |
|
ç |
1 |
÷ |
|
||
ça21 |
a22 |
L a2n ÷ |
|
çb2 |
÷ |
, X |
|||||
A = ç |
M |
M |
M |
M |
÷ |
, B = ç |
M |
÷ |
|||
ça |
|
|
|
÷ |
|
çb |
÷ |
|
|||
è |
|
n1 |
n2 |
|
nn ø |
|
è |
n |
ø |
|
Как известно, для существования и единственности решения системы необходимо и достаточно чтобы её определитель:
det A ¹ 0 .
æ x ö ç 1 ÷ = ççç xM2 ÷÷÷. çè xn ÷ø
В этом случае существует обратная матрица: A-1 - и решение системы можно представить в виде:
|
X = A-1B , |
|
т.е. |
|
n |
|
xi = |
åci j ×bj , |
|
|
|
|
|
|
|
|
j=1 |
|
i =1,2,...,n , |
где cij - элементы матрицы A-1 .
Используя соотношение:
|
|||
c |
= |
Aji |
, |
ji |
|
||
ij |
|
D |
где Aji – алгебраическое дополнение |
||||||
элемента a , D = det A , можно |
||||||
записать: |
x = 1 n |
A |
|
×b . |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
åj=1 |
|
ji |
j |
|
D |
|
Отсюда, заметив, что
n |
|
å Aji ×bj = Di |
|
|
|
j=1 |
|
- определитель матрицы, полученной из
матрицы A заменой i -го столбца столбцом B,
получим известные формулы Крамера:
xi = DDi .
Однако использование этих формул требует вычисления (n +1) определителей порядка n , и при n >3 они обычно не применяются.

Используемые на практике методы решения СЛАУ можно разделить на две группы:
точные и итерационные.
Точные методы характеризуются тем, что с их помощью принципиально возможно, проделав конечное число операций, получить точные значения неизвестных.
При этом, естественно, предполагается, что коэффициенты и правые части системы известны точно, а все вычисления производятся без округлений.

Итерационные методы характеризуются тем, что с самого начала задаются некоторые приближённые значения неизвестных.
Далее, исходя из них, находят новые приближённые значения, с которыми поступают аналогично, и т.д.
Таким образом строится последовательность, сходящаяся к точному решению.
Ограничиваясь некоторым конечным числом шагов, получают приближённое решение.
Метод Гаусса и его модификации
|
||
Основная схема |
|
|
|
|
|
Требуется решить СЛАУ: |
|
|
n |
|
|
|
|
|
åai j × xj |
= bi , |
|
j=1 |
|
|
i =1,2,...,n .
Метод Гаусса относится к точным методам.
В основной схеме метода Гаусса различают прямой и обратный ход.

Прямой ход. |
|
Шаг 1. |
|
|
Предположим, что a11 ¹ 0, и будем исключать
x1 |
из уравнений, начиная со второго. |
|
|
|
|
Для этого разделим обе части первого |
||
уравнения на a11 |
и вычтем из i-го уравнения |
(i = 2, …, n) первое, умноженное на ai1 .
В результате получим систему, расширенная матрица которой имеет вид:

æ |
1 |
|
a¢ |
L a¢ |
b¢ |
ö |
|
|
|||||||
ç |
|
|
12 |
|
|
|
1n |
1 |
|
÷ |
|
|
|||
|
|
|
|||||||||||||
ç |
|
|
¢ |
|
L |
|
¢ |
¢ |
|
÷ |
|
|
|||
0 a22 |
a2n |
b2 |
|
|
|
||||||||||
ç |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
÷ , |
|
|
|||
ç |
M |
|
|
M |
L |
|
M |
|
M |
|
÷ |
|
|
||
ç |
|
|
¢ |
|
L |
|
¢ |
¢ |
|
÷ |
|
|
|||
è |
0 an2 |
ann |
bn |
|
ø |
|
|
||||||||
где |
¢ 1 j |
¢ |
|
|
b1 |
|
|
|
|
|
|
||||
a1 j = |
|
a |
, b1 |
= |
|
|
|
, |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
a11 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
a11 |
|
|
|
|
||||
|
¢ |
|
|
|
|
¢ |
|
|
|
¢ |
|
¢ |
×ai1 |
, |
|
aij |
= aij - a1 j × ai1 , bi |
= bi - b1 |
i, j = 2,...,n .
Для этого разделим обе части второго
Предполагая, что a'22 ¹ 0, будем исключать x2 из уравнений, начиная с третьего.
уравнения на a' и вычтем из i-го уравнения
(i 3, …, n) второе, умноженное на a'i2 .
= 22
Продолжая этот процесс, на шаге n разделим обе части последнего уравнения на коэффициент при xn , и получим систему, расширенная матрица которой имеет вид: