Реферат: Алгоритм компактного хранения и решения СЛАУ высокого порядка

Пусть дана однородная система линейных уравнений n неизвестными

Так как добавление столбца из нулей не изменяет ранга матрицы системы, то на основании теоремы Кронекера - Kaneлли эта система всегда совместна и имеет, по крайней мере, нулевое решение. Если определитель системы (5) отличен от нуля и число уравнений системы равно числу неизвестных, то по теореме Крамера нулевое решение является единственным.

В том случае, когда ранг матрицы системы (5) меньше числа неизвестных, т. е. r (А)< n, данная система кроме нулевого решения будет иметь и ненулевые решения. Для нахождения  этих решений в системе (5) выделяем r линейно независимых уравнений, остальные отбрасываем. В выделенных уравнениях в левой части оставляем r базисных неизвестных, а остальные n - r свободных неизвестных переносим в правую часть. Тогда приходим к системе, решая которую по формулам Крамера, выразим r базисных неизвестных x1,..., хr через n - r свободных неизвестных.

Система (5) имеет бесчисленное множество решений. Среди этого множества есть решения, линейно независимые между собой.

Фундаментальной системой решений называются n - r линейно независимых решений однородной системы уравнений.

Метод главных элементов.

Пусть дана система n линейных уравнений с n неизвестными

расширенная матрица системы (6) . Выберем ненулевой наибольший по модулю и не принадлежащий столбцу свободных членов элемент apq матрицы , который называется главным элементом, и вычислим множители mi=-aiq/apq для всех строк с номерами ip (р - я строка, содержащая главный элемент, называется главной строкой).

Далее к каждой неглавной i-й строке прибавим главную строку, умноженную на соответствующий множитель mi; для этой строки.

В результате получим новую матрицу, все элементы q-го столбца которой, кроме apq, состоят из нулей.

Отбросив этот столбец и главную p-ю получим новую матрицу, число строк и столбцов которой на единицу меньше. Повторяем те же операции с получившейся матрицей, после чего получаем новую матрицу и т.д.

Таким образом, построим последовательность матриц, последняя из которых является двучленной матрицей-строкой (главной строкой). Для определения неизвестных xi объединяем в систему все главные строки, начиная с последней.

Изложенный метод решения системы линейных уравнений с n неизвестными называется методом главных элементов. Необходимое условие его применения состоит том, что определитель матрицы не равен нулю [6,7].

Схема Халецкого.

Пусть система линейных уравнений дана в матричном виде.

Ax=b     (7)

Где А - квадратная матрица порядка n, а x,b - векторы столбцы.

Представим матрицу А в виде произведения нижней треугольной матрицы С и верхней треугольной матрицы В с единичной диагональю, т.е.

А=СВ,

Где

, 

Причем элементы сij  и bij определяются по формулам:

,

Уравнение (7) можно записать в следующем виде:

CBx=b.          (9)

Произведение Bx матрицы B на вектор-столбец x является вектором-столбцом, который обозначим через y: