- •Линейная алгебра
- •Введение
- •Решение системы линейных уравнений со многими неизвестными !
- ••Линейная алгебра проявляет единство двух основных подходов математики- абстрактности и приложимости. Для менеджеров
- •• Линейность представляет весьма общее понятие. Все линейные модели, процессы и явления обладают
- ••С математической точки зрения линейные модели имеют определенные преимущества, т.к. линейные задачи всегда
- •Модуль вектора
- •Операции над векторами
- •Геометрическая схема сложения векторов
- •Векторы
- •Векторы
- •Линейная зависимость векторов
- •Линейная зависимость векторов
- •Пример линейно зависимых векторов
- •n-мерное векторное пространство . Базис
- ••Единичным вектором является вектор, у которого длина равна единице (например, у вектора лишь
- •Скалярное произведение
- •Скалярное произведение векторов
- •Скалярное произведение векторов А В
- •Скалярное произведение векторов
- •Скалярное произведение векторов
- •Определитель
- •Площадь параллелограмма
- •Равенство нулю определителя
- •Определитель треугольной матрицы
- •• треугольному виду( из 2-й строки вычтем
- ••Значение этого определителя не надо искать, т.к. его величина равна нулю(!).Третий столбец пропорционален
- •ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ МАТРИЦ
- •ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
- •ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ МАТРИЦ
- ••Решением системы называется упорядоченный набор из n чисел, обращающий каждое уравнение системы в
- ••Если число уравнений системы
- •двух неизвестных с учетом их коэффициентов (симметрично у всех уравнений),
- ••Если применить рассмотренные элементарные преобразования к матрице, то важнейшая ее характеристика - ранг
- •ВАЖНО !
- •Далее мы будем основываться на системе (1) и рассмотрим прямоугольную таблицу,
- •Можно сказать что, матрица – это прямоугольная
- ••Представленная матрица (2) называется
- ••На множестве матриц вводится понятие
- ••На множестве согласованных
- ••Под произведением A понимается матрица ( aij), то есть при умножении матрицы A
- •• Сложение матриц
- ••Операция сложения матриц коммутативна и ассоциативна (как для векторов).
- ••тех матриц, для которых выполняется следующее условие:
- ••т.е. элемент cij матрицы C равен сумме произведений элементов i-ой строки первой
- •Умножение матриц
- •• Структура произведения
- ••Если произведения AB и BA одновременно определены, то, вообще говоря, эти произведения могут
- ••Мы получили в результате две неравные матрицы.
- •Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- •Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- •Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- •Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- •Метод подстановки
- •Метод сложения
- •Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- •Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- •Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- ••Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- •метод
- •• В первом уравнении ведущий или разрешающий коэффициент(со стрелочкой) равен двум (не равен
- ••Первое уравнение у нас остается без
- ••Используя второе уравнение из новой системы, исключаем х2 в третьем уравнении. Для этого
- ••В итоге после элементарных преобразований получаем эквивалентную систему:
- ••нулю, а правая часть не будет равна нулю, то данная система несовместна.
- ••Запишем матрицу и приведем ее к разрешенному виду за пять шагов (ведущий элемент
- ••В результате исходная система принимает следующий вид:
- ••Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- ••Для того, чтобы избавиться от х1 мы должны определиться с коэффициентом a11 (ведущий
- ••2) наша задача исключить x1 из второго и т.д. уравнений; исключим x1 во
- ••2) вместо третьей строки запишем разность между второй строкой и удвоенной третьей; мы
- ••Очевидно, мы получили треугольную систему.
- ••То есть наша матрица представляет собой в общем случае ступенчатую матрицу, которую получили
- ••Транспонирование матрицы.
- •ОБРАТНАЯ МАТРИЦА
- •ОБРАТНАЯ МАТРИЦА
- ••Заметим, что не всякая квадратная матрица имеет обратную матрицу.
- •необходимо воспользоваться формулой:
- ••По этой формуле, если разность ad-bc не равна нулю (т.е. матрица А не
- •Свойства обратной матрицы
- •ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ
- •Определение детерминанта det
- •Определение детерминанта det
- •Свойства определителя
- •Свойства определителя
- •кроме i–ой такие же, а i–я строка в одном из них содержит элемент
- •Свойства определителя обратной матрицы
- •МЕТОД
- ••Рассмотрим теперь систему трех линейных уравнений с тремя неизвестными
- ••Определителем произвольной квадратной матрицы третьего порядка
- ••по следующему правилу: три произведения элементов, стоящих на главной диагонали и в вершинах
- ••с основаниями, параллельными побочной диагонали
- •Нахождение определителя матрицы А
- ••Определитель третьего порядка обозначается в вертикальных отрезках:
- ••Вернемся к решению нашей системы (6). Например методом уравнивания коэффициентов, по аналогии с
- ••Обратите внимание, что в определителе 1 первый столбец матрицы коэффициентов заменен на столбец
- ••Из равенств (7) следует, что если0, то решение определяется единственным образом (формулы Крамера):
- •ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ НЕ РАВЕН НУЛЮ!
- •Решение системы уравнений методом Крамера
- •Ранг матрицы
- •Теорема Кронекера-Капелли
•По этой формуле, если разность ad-bc не равна нулю (т.е. матрица А не вырождена)
обратная матрица получается из исходной заменой местами чисел a и d
относительно боковой диагонали, при одновременном изменении знака у b и c на противоположный. Вновь полученная матрица умножается на коэффициент
(ad-bc)-1 .
• Например:
|
1 |
3 |
|
|
|
|
1 |
|
2 |
3 |
|
|
A |
|
|
|
, A 1 |
|
|
|
|
|
. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 2 |
1 3 |
|
|
||||
|
1 2 |
|
|
1 1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Свойства обратной матрицы
•Е-1 =Е;
•(А-1) -1 =А.
•Для получения обратной матрицы достаточно к строкам единичной матрицы применить те
преобразования, которые приводят матрицу А к единичной (метод Жордана-Гаусса).
ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ
• |
ТЕОРИЯ ОПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ |
•Основные понятия.
•Часто в математике желательно охарактеризовать объект, определяемый многими параметрами, с помощью одной величины. Пример такого рода – определитель. Определитель является инвариантом.
Определение детерминанта det
•Квадратной матрице А (порядка n) ставится в соответствие число,
называемое определителем или детерминантом (det), вычисляемое на основе значений ее элементов. Определитель равен алгебраической сумме всевозможных произведений его элементов, по одному из каждой строки и каждого столбца. Слагаемые называются членами определителя.
Определение детерминанта det
•Каждый член определителя равен произведению n элементов матрицы А. Число всех членов определителя n -го порядка равно n!.
Свойства определителя
•Определитель не меняется при транспонировании матрицы.
•Определитель равен нулю тогда и только
тогда, когда строки (столбцы) матрицы
линейно зависимы. Такая матрица называется вырожденной.
•Если любую строку матрицы умножить на число, то и определитель матрицы умножится на это число.
Свойства определителя
•Определитель меняет знак, если две строки поменять местами.
•!!! Определитель не меняется, если к какой-либо строке матрицы прибавить любую линейную комбинацию остальных строк.
•Если элементы строки матрицы представлены в виде суммы aij= bij+cij, то определитель равен сумме двух определителей, у которых все строки,
кроме i–ой такие же, а i–я строка в одном из них содержит элемент bij, а в другом - cij.
Определитель треугольной матрицы равен произведению диагональных элементов.
Теорема. Определитель произведения квадратных матриц равен произведению определителей матриц- сомножителей.