Доклад: Системы линейных уравнений
Система линейных уравнений имеет вид:
a11 x1 + a12 x2 + ... + a1n xn = b1
a21 x1 + a22 x2 + ... + a2n xn = b2 (5.1)
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
am1 x2 + am2 x2 +... + amn xn = bm
Здесь аij и bi (i = 
; j = 
) - заданные, а xj - неизвестные действительные числа. Используя понятие произведения матриц, можно переписать систему (5.1) в виде:
AX = B, (5.2)
где A = (аij ) - матрица, состоящая из коэффициентов при неизвестных системы (5.1), которая называется матрицей системы, X = (x1 , x2 ,..., xn )T ,
B = (b1 , b2 ,..., bm )T - векторы-столбцы, составленные соответственно из неизвестных xj и из свободных членов bi .
Упорядоченная совокупность n вещественных чисел (c1 , c2 ,..., cn ) называется решением системы (5.1), если в результате подстановки этих чисел вместо соответствующих переменных x1 , x2 ,..., xn каждое уравнение системы обратится в арифметическое тождество; другими словами, если существует вектор C= (c1 , c2 ,..., cn )T такой, что AC ≡ B.
Система (5.1) называется совместной, или разрешимой, если она имеет по крайней мере одно решение. Система называется несовместной, или неразрешимой, если она не имеет решений.
Матрица
à = 
,
образованная путем приписывания справа к матрице A столбца свободных членов, называется расширенной матрицей системы.
Вопрос о совместности системы (5.1) решается следующей теоремой.
Теорема Кронекера- Капелли. Система линейных уравнений совместна тогда и только тогда, когда ранги матриц A и Ã совпадают, т.е.
r(A) = r(Ã) = r.
Для множества М решений системы (5.1) имеются три возможности:
1) M = Ø (в этом случае система несовместна);
2) M состоит из одного элемента, т.е. система имеет единственное решение (в этом случае система называется определенной);
3) M состоит более чем из одного элемента (тогда система называется неопределенной). В третьем случае система (5.1) имеет бесчисленное множество решений.
Система имеет единственное решение только в том случае, когда
r(A) = n. При этом число уравнений - не меньше числа неизвестных (m ≥ n); если m > n, то m-n уравнений являются следствиями остальных. Если 0 < r < n, то система является неопределенной.
Для решения произвольной системы линейных уравнений нужно уметь решать системы, в которых число уравнений равно числу неизвестных, - так называемые системы крамеровского типа:
a11 x1 + a12 x2 + ... + a1n xn = b1
a21 x1 + a22 x2 + ... + a2n xn = b2 (5.3)
... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
an1 x2 + an2 x2 + ... + ann xn = bn
Системы (5.3) решаются одним из следующих способов: 1) методом Гаусса, или методом исключения неизвестных; 2) по формулам Крамера;3) матричным методом.
2. Метод Гаусса
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--