Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Математика / practic1.ppt
Скачиваний:
77
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
279.04 Кб
Скачать

Лекционно-практические занятия по теме

Линейная алгебра

Введение. Понятие матрицы

Система линейных уравнений имеет вид

a11 x1

a12 x2

... a1n xn b1

a21 x1

a22 x2

... a2n xn b2

.........................................

 

am2 x2

... amn xn bm

am1 x1

Таблица, составленная из коэффициентов при

неизвестных,

 

 

 

 

называется матрицей. Для данной системы

a11

a12

...

a1n

 

основная матрица:

 

 

 

 

 

a22

...

Матрица размера (mxn)

a21

a2n

A

...

...

...

 

...

 

 

 

 

 

 

 

am2

...

 

 

am1

amn

 

Любая прямоугольная таблица чисел, состоящая

из m строк и n столбцов, называется матрицей размера (mхn)

Числа, образующие матрицу, называются элементами матриц

Например, система из трех уравнений с тремя неизвестными и ее основная матрица

2x1 4x2 5x3 1

2

4

5

 

3x1 x2 2x3 62

 

3

1

2

 

 

A

 

 

4x 7x

2

x

3

4

 

4

7

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

Квадратная матрица размера (3х3) или матрица 3-го порядка

В этой же системе можно выписать в виде матрицы столбец

свободных членов

1

 

 

 

6

 

Матрица - столбец размера (3х1)

B

 

 

4

 

 

 

 

 

C 2

4

5

1

, размер матрицы (1х

Можно записать матрицу-строку

 

 

 

 

В квадратных матрицах можно выделить главную и побочную диа

 

2

4

5 побочная

 

3

1

2

 

 

 

 

4

7

1

 

 

 

 

 

 

 

главная

Для квадратных матриц можно вычислить определитель.

Определитель квадратной матрицы есть некоторое число, которое вычисляется из элементов матрицы по определенному правилу, которое будет сформулировано после введения понятий миноров и алгебраических

дополнений элементов определителя.

Минором элемента определителя называется определитель, полученный после вычеркивания из исходного строки и столбца, на пересечении которых стоит этот элемент.

Алгебраическое дополнение элемента – это минор этого элемента, взятый со знаком (+), если сумма номеров строки и столбца, на которых находится элемент – четная, и со знаком (-), если эта сумма – нечетная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

1 2

 

 

 

 

 

 

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 1

A11 ( 1)

1 1

M11

 

M11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

2 4

 

A ( 1)2 3

M

 

 

 

2

 

4

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M23

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

7

 

23

 

 

 

23

 

 

 

4

 

7

 

 

23

 

 

4

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисление определителей

1. Определитель 1-го порядка равен самому элементу

1 a11 a11

Например: 1

 

2

 

2,

1

 

7

 

7

 

 

 

 

2. Определитель 2-го порядка находится по правилу

ab

2 c d a d b c

Определитель 2-го порядка равен разности произведений элементов главной и побочной диагонали.

 

 

2

3

 

2 5 ( 3) 4 10 ( 12) 10 12 22

2

 

 

Например:

 

4

5

 

 

 

 

 

 

6

 

2

 

( 6) 7 ( 2) ( 3) 42 6 48

2

 

 

 

 

 

3

7

 

 

Определитель 3-го порядка находится путем разложения определителя по элементам строки или столбца.

При этом используется

Основное правило вычисления определителя: Определитель равен сумме произведений элементов какой-либо строки или столбца на соответствующие им алгебраические дополнения

Например, разложение определителя по элементам 1-ой строк будет иметь вид

 

a11

a12

a13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a21

a22

a23

a11

A11 a12 A12 a13 A13

 

 

 

 

 

 

 

a31

a32

a33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a ( 1)1 1 a22

a23

 

a ( 1)1 2

a21

a23

 

a ( 1)1 3

a21

a22

 

 

 

 

11

 

a32

a33

 

12

 

a31

a33

 

13

 

a31

a32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример вычисления определителя путем разложения по элементам первой строки:

 

 

1

4

2

 

1 1

 

3

2

 

1 2

 

5

2

 

1 3

 

5

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ( 1)

 

6

 

( 4) ( 1)

 

6

2 ( 1)

 

1

 

 

 

 

4

1

6

 

 

1

 

 

4

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3 6 ( 2) ( 1)) 4 (5 6 ( 2) 4) 2 (5 ( 1)

3 4)

 

 

 

 

 

 

 

 

(18 2) 4 (30 8) 2 ( 5 12) 16

152 34

134

 

 

 

 

 

 

Наиболее выгодным является разложение определителя по элем того ряда, в котором все элементы, кроме одного, равны нулю

Например, данный определитель наиболее

выгодно

 

 

 

 

 

 

разложить

 

по элементам 2-й строки

 

 

 

 

 

 

 

5

1

4

 

2 1 1

4

 

 

 

 

 

 

 

3

0 0 3 ( 1)

0 0

 

 

6

2

7

 

2

7

 

 

 

 

 

 

 

3 (( 1) 7 ( 2) 4) 3 ( 7 8) 3 1 3

Если строк или столбцов с нулями нет, то их можно получить, используя элементарные преобразования, не меняющие

величины определителя.

Согласно свойству определителей: Величина определителя не изменится, если к элементам какого-либо ряда прибавить соответствующие элементы другого ряда, предварительно умноженные на число.

 

 

1

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

1

 

 

 

2 2

 

4 3

 

 

 

 

 

6 4

 

 

 

 

8 1

 

 

 

 

 

 

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

5

 

 

 

3 3

 

 

6 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 5

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

3 1

2

 

 

 

 

 

4 4

 

 

8 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12 1

 

 

 

 

16 2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

10

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ( 1)2 7

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

13

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

5

 

 

 

 

 

13

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

9

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 7

70 7

 

 

63 17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

63

46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50 13

 

45 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

37

27

 

 

 

 

 

 

( 1) ( 1)

2

 

 

 

 

 

63

 

 

 

 

46

 

 

 

( 63 ( 27) ( 46) ( 37))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1701 1702) 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Свойства определителей

1. Постоянный множитель из элементов какого либо ряда можно2 выносить5 1 за знак2 определителя5 1

4

6

2 2 2

3 1

8

7

3

8

7 3

2. Определитель равен нулю, если все элементы какого-либо ряда равны нулю

2 3 04 7 0 0

911 0

3.Определитель равен нулю, если есть два ряда, соответствующие элементы которых равны или

 

 

пропорциональны

 

6

1

12

 

 

 

 

 

 

4

2

3

 

 

 

 

8

7

1 0

 

3

5

6

0

 

 

4

2

3

 

1

4

2

 

Решение систем методом Крамера

С вычислением определителей связан один из методов реше систем линейных уравнений – метод Крамера.

Рассмотрим его на примере.

 

2x1 4x2

5x3 0

Для решения системы необходимо

 

3x1 x2

2x3

10

 

вычислить 4 определителя 3-го порядк

 

4x x

2

x

3

5

 

 

1

 

 

 

1. Вычисляем главный определитель из коэффициентов при неизвестных

 

2

4

5

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

3 2 18

1

 

 

3

1

2

 

1

 

0

3

1 ( 1)

(18 3 1) 55

 

 

 

 

4

1

1

 

4

 

1

1

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Вычисляем побочные определители для каждого неизве для этого поочередно в главном определители заменяем ст соответствующие одному из неизвестных, столбцом свобо членов

Соседние файлы в папке Математика