Системы линейных алгебраических уравнений

Содержание

Формула Крамера

a1x + b1y + c1z = d1

a2x + b2y + c2z = d2

a3x + b3y + c3z = d3

Главный определитель:

a1 b1 c1
Δ = a2 b2 c2 = a1b2c3 + a2b3c1 + a3b1c2 − a3b2c1 − a1b3c2 − a2b1c3
a3 b3 c3

Если Δ ≠ 0, то система имеет единственное решение.

Далее заменяем последовательно коэффициенты при x, y, z... на свободные коэффициенты:

d1 b1 c1
Δx = d2 b2 c2 = d1b2c3 + d2b3c1 + d3b1c2 − d3b2c1 − d1b3c2 − d2b1c3
d3 b3 c3

a1 d1 c1
Δy = a2 d2 c2 = a1d2c3 + a2d3c1 + a3d1c2 − a3d2c1 − a1d3c2 − a2d1c3
a3 d3 c3

a1 b1 d1
Δz = a2 b2 d2 = a1b2d3 + a2b3d1 + a3b1d2 − a3b2d1 − a1b3d2 − a2b1d3
a3 b3 d3

x= Δx Δ

y= Δy Δ

z= Δz Δ

Аналогично для любого количества переменных.

Метод Гаусса

a1x1 + b1x2 + c1x3 = d1

a2x1 + b2x2 + c2x3 = d2

a3x1 + b3x2 + c3x3 = d3

Расширенная матрица системы:

A =

a1 b1 c1 d1
a2 b2 c2 d2
a3 b3 c3 d3

Эту матрицу нужно привести к ступенчатому виду при помощи сложения, вычитания строк и умножения (деления) строки на число, не равное нулю:

A =

e f g h
0 k l m
0 0 p q

Получаем систему:

ex1 + fx2 + gx3 = h

kx2 + lx3 = m

px3 = q

x3=qp

x2=mp−lqkp

x1=hkp−fmp+flq−gkqekp

Метод обратной матрицы

Обратная матрица

a1x1 + b1x2 + c1x3 = d1

a2x1 + b2x2 + c2x3 = d2

a3x1 + b3x2 + c3x3 = d3

AX = B

A =

a1 b1 c1
a2 b2 c2
a3 b3 c3

, X =

x1
x2
x3

, B =

d1
d2
d3

X = A−1 ⋅ B

Вверх