- •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
Свойства определителя обратной матрицы
det(AВ)=det(A) det(В)
det(A-1 )=1/det (A)
МЕТОД
КРАМЕРА
•Рассмотрим теперь систему трех линейных уравнений с тремя неизвестными
a11x1a21x1a31x1
a12 x2 a13x3 b1 |
|
a22 x2 a23x3 b2 |
(6) |
a32 x2 a33x3 b3 |
|
•Эту систему решаем с помощью определителей. Для этого нам нужно найти определитель третьего порядка.
•Определителем произвольной квадратной матрицы третьего порядка
c11 |
c12 |
c13 |
|
|
c22 |
c23 |
|
c21 |
|
||
c |
c |
c |
|
31 |
32 |
33 |
|
•называется сумма шести слагаемых, каждое из которых представляет собой произведение трех элементов матрицы, выбираемых
•по следующему правилу: три произведения элементов, стоящих на главной диагонали и в вершинах двух треугольников с основаниями, параллельными главной диагонали
•берутся со знаком " ", а три произведения
элементов, стоящих на побочной диагонали и в вершинах двух других треугольников
•с основаниями, параллельными побочной диагонали
•берутся со знаком " ". Итак, мы видим, что
полученный определитель равен алгебраической сумме всевозможных произведений его элементов, по одному из каждой строки и каждого столбца.
Нахождение определителя матрицы А
третьего порядка
•Определитель третьего порядка обозначается в вертикальных отрезках:
c11 c12 c13 c21 c22 c23 c31 c32 c33
2 3 51 2 3 2 4 9
|
|
9 3 3 2 |
|
|
5 |
|
|
|
|
3 9 |
4 3 2 |
2 2 |
|
|
1 4 |
2 2 5 |
|
1 |
• |
36 18 20 20 27 24 15 |
|
•Вернемся к решению нашей системы (6). Например методом уравнивания коэффициентов, по аналогии с предыдущим получим:
x1 = 1; x2 = 2; x3 = 3,
(7)
где «дельта» равны
|
|
a11 |
a12 |
a13 |
|
; |
1 |
|
b1 |
a12 |
a13 |
|
; |
|
|
|
|
||||||||||
|
a21 |
a22 |
a23 |
|
|
b2 |
a22 |
a23 |
|
||||
|
|
a31 |
a32 |
a33 |
|
|
|
|
b3 |
a32 |
a33 |
|
|
2 |
|
a11 |
b1 |
a13 |
|
; |
3 |
|
a11 |
a12 |
b1 |
|
|
|
|||||||||
|
a21 |
b2 |
a23 |
|
|
a21 |
a22 |
b2 |
|||
|
|
a31 |
b3 |
a33 |
|
|
|
|
a31 |
a32 |
b3 |