Алгоритм решения однородной системы
1-5. Выполнить первые 5 пунктов алгоритма Гаусса. При этом не требуется выяснять совместность системы, так как любая однородная система имеет решение (п.3 метода Гаусса следует пропустить).
Если
ранг
матрицы
системы равен числу
неизвестных
,
то система имеет единственное тривиальное
решение
и
процесс решения заканчивается.
Если
ранг матрицы системы меньше числа
неизвестных
,
то система имеет бесконечно много
решений. Структуру множества решений
находим в следующих пунктах алгоритма.
6.
Найти фундаментальную систему
решений
однородной системы. Для этого подставить
в (5.13) последовательно
стандартных
наборов значений свободных переменных,
в которых все свободные переменные
равны нулю, кроме одной, равной единице
(см. свойство 2 решений однородной
системы).
7. Записать общее решение однородной системы по формуле.
30
В теории дифференциальных уравнений существует взаимосвязь между решениями неоднородной и соответствующей ей однородной систем уравнений, а именно: общее решение первой состоит из общего решения второй и какого-либо частного решения неоднородной системы.
Алгоритм решения неоднородной системы уравнений
1-5. Выполнить первые 5 пунктов метода Гаусса решения системы уравнений и получить формулу общего решения неоднородной системы вида.
6.
Найти частное решение
неоднородной
системы, положив в все свободные
переменные равными нулю.
7. Записав формулы общего решения соответствующей однородной системы, составить фундаментальную систему ее решений. Для этого подставить последовательно стандартных наборов значений свободных переменных, в которых все переменные равны нулю, за исключением одной, равной единице.
8. Записать общее решение неоднородной системы по формуле.
Пусть
и
--
решения неоднородной системы
.
Тогда их разность
является
решением однородной системы с той же
матрицей, то есть решением системы
.
Пусть
--
решение неоднородной системы
,
--
любое решение однородной системы
.
Тогда
--
решение неоднородной системы.
Пусть
--
некоторое решение неоднородной системы
линейных уравнений
,
--
общее решение однородной системы
.
Тогда выражение
называется
общим решением
неоднородной системы.
Система линейных уравнений может иметь либо бесконечно много решений, либо одно решение, либо не иметь решений.
