- •Модуль №1. Елементи лінійної, векторної алгебри та аналітичної геометріі.
- •2. Визначники другого і третього порядків, їх властивості
- •Властивості визначників
- •3. Мінори та алгебраїчні доповнення
- •4. Обчислення визначників
- •5. Правило Крамера
- •2. Дії з матрицями
- •Обернена матриця
- •Властивості оберненої матриці:
- •4. Ранг матриці
- •5. Метод Гаусса та Гаусса-Жордана
- •Поняття різновидів розв’язків
- •Рекомендації до скорочення розрахунків:
- •Можливі такі випадки:
- •6.Застосування методу Гаусса для обчислення оберненої матриці.
- •7. Економічні задачі, що зводяться до систем лінійних рівнянь
- •Модель Леонтьєва міжгалузевого балансу.
- •Лінійна модель обміну (модель міжнародної торгівлі)
Рекомендації до скорочення розрахунків:
Розв’язувальним елементом доцільно обирати одиницю, тоді формули (4) спрощуються.
Якщо у розв’язувальному стовпці є нулі, тоді відповідний рядок з цієї таблиці переписується в нову таблицю без змін.
Якщо в розв’язувальному рядку розрахункової таблиці є нулі, тоді відповідні стовпці переписують в нову таблицю без змін.
Наприклад, нехай в і-тому розв’язувальному рядку , тоді й стовпець таблиці переписуємо без змін.
Якщо в таблиці є 2 пропорційні рядки, тоді один з них можна закреслити.
Наступні кроки перетворення Гаусса-Жордана виконується таким же чином, при цьому кожного разу розв’язувальний елемент треба обирати з інших рядків та стовпців.
Після послідовного виконання декількох, наприклад r, кроків перетворення Гаусса-Жордана одержимо системі у вигляді таблиці 3, яку називають базисним виглядом.
Таблиця 3
-
x1
x2
…
хк
…
xr
xr+1
…
xn
b1
k
1
0
0
0
0
0
1
0
0
0
…
…
…
0
0
0
1
0
…
…
…
…
…
0
0
0
0
1
b1r+1
b2r+1
...
…
brr+1
b1n
b1n
...
…
brn
c1
c2
...
…
cr
k1
k2
...
…
kr
Можливі такі випадки:
r = n, тоді система має єдиний розв’язок хк = ск , k = 1,2,…,n;
r m < n, тоді система має множину розв’язків.
Загальним розв’язком буде:
(6)
Невідомі , відносно яких система розв’язана, називають базисними, а невідомі,, … ,називають вільними або небазисними.
Кожне базисне невідоме входить лише в одне рівняння системи з коефіцієнтом 1.
Якщо у загальному розв’язку (6) усі вільні невідомі прирівняти нулю, то одержимо базисний розв’язок системи
, ,…,,==…==0.
Якщо одну вільну невідому прирівняти одиниці, а інші – нулю, тоді одержимо фундаментальний розв’язок системи.
Базисний невід’ємний розв’язок системи називають опорним розв’язком цієї системи.
При перетворенні системи одержали рівняння, усі коефіцієнти дорівнюють нулю, а права частина сj не дорівнює нулю.
В цьому випадку система несумісна.
Приклад. Розв’язати методом Гаусса-Жордана систему
(7)
Розв’язування. Будемо проводити з використанням розрахункової таблиці, формул (5) та рекомендацій до скорочення розрахунків.
Таблиця 4
-
x1
x2
x3
x4
x5
b1
k
1
3
0
5
1
2
1
4
1
1
1
2
1
1
2
3
1
-3
6
-1
7
-2
23
12
12
2
34
26
1
0
0
0
1
-1
1
-1
1
-2
2
-2
1
-2
2
2
1
-6
6
-6
7
-23
23
-23
12
-34
34
-34
1
0
0
1
-1
2
-1
2
-5
6
-16
23
-22
34
У другій таблиці четверте рівняння дорівнює другому, тому його викреслили. Друге рівняння пропорційне третьому, тому його також викреслили.
Із останньої таблиці видно, що система (7) сумісна і має множину розв’язків. Базисні невідомі та , вільні невідомі .
Загальний розв’язок системи (7) має вигляд
(8)
Базисним розв’язком цієї системи буде
Фундаментальних розв’язків система (7) має три: