Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі

Кері матрица. Анықтама.А матрицасының кері матрицасы деп, Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru теңдіктерін қанағаттандыратын Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru матрицасын айтады, мұндағы Е-бірлік матрица.

Анықтауышы нөлге тең емес квадрат матрицаны ерекше емес (нұқсансыз) матрица деп, ал анықтауышы нөлге тең матрицаны ерекше (нұсқанды) матрица деп атайды. Элементтері А матрицасының Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru элементтеріне сәйкес Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru алгебралық толықтауыштары болып келген матрица тіркелген матрица деп аталады.

Теорема.Ерекше емес квадрат матрицаның бір ғана кері матрицасы болады.

Кері матрица мына формуламен анықталады:

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , мұндағы А*- транспонирленген тіркелген матрица.

Кері матрицаның қасиеттері:

1. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru ; 2. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru ; 3. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru ;

4. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru ; 5. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru .

Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі. Бізге Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru белгісізі бар Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru сызықты теңдеулер жүйесі берілсін делік (белгісіздер саны Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru -ге, ал сызықты теңдеулер саны Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru -ге тең):

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru ,

мұндағы Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru - кез келген нақты сандар, олар осы жүйенің коэффициенттері, Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru - белгісіз шамалар, ал Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru - бос мүшелер деп аталады, Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru .

Берілген сызықты теңдеулер жүйесінің коэффициенттерінен анықталған мына матрица

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

берілген жүйенің негізгі матрицасы деп аталады, ал оның анықтауышы: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru - осы жүйенің анықтауышы деп аталады. Сызықты теңдеулер жүйесінің бос мүшелерін А матрицасының Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru -нші тік жолы етіп алсақ, онда шығатын матрицаны жүйенің кеңейтілген матрицасы деп атайды: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru - жүйенің тік жолды белгісіздер матрицасы, ал Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru - жүйенің тік жолды бос мүшелер матрицасы. Бос мүшелердің кем дегенде біреуі нөлге тең болмаған жағдайда жүйе біртекті емес деп, ал бос мүшелердің бәрі нөлге тең болса, біртекті жүйе деп аталады.

Жүйенің барлық теңдеуін тепе-теңдікке айналдыратын Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru сандары жүйенің шешімі деп аталады. Шешімі бар жүйені үйлесімді, шешімі жоқ жүйені үйлесімсіз деп атайды. Бір ғана шешімі бар жүйені анықталған, ал кем дегенде екі шешімі бар жүйені анықталмаған жүйе деп атайды. Егер Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru болса, онда жүйе квадратты жүйе деп аталады.

Жүйені шешу әдістері.

Крамер теоремасы (әдісі).Егер біртекті емес квадратты сызықты теңдеулер жүйесінің негізгі матрицасының анықтауышы нөлге тең болмаса, онда ол – анықталған жүйе. Шешімі Крамер формуласымен табылады: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , мұндағы Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru -негізгі матрица анықтауышының Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru -ншы тік жолының элементтерін жүйенің бос мүшелерімен алмастырғанда шығатын анықтауыш.

Мысал. 1) Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru теңдеулер жүйесін шешіңіз. Шешуі: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

Жауабы: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru .

Матрицалық әдіс. Сызықты алгебралық біртекті емес квадратты теңдеулер жүйесінің негізгі матрицасы ерекше емес болса, онда оны кері матрица әдісімен шешуге болады.

Жүйенің матрицалық теңдеуі: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru . Сол жағынан теңдеуді Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru - ге көбейтсек: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru . Бұдан: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru . Осы формуламен Х-матрица –шешімді табу кері матрица әдісі деп аталады.

Мысал. Жүйені шешіңіз: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru Шешуі: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru . Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru .

Гаусс әдісі (элементар түрлендіру әдісі).Бұл әдіспен квадратты емес Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru жүйелерді де шешуге болады. Берілген жүйенің Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru - кеңейтілген матрицасына элементар түрлендірулер жасау арқылы оған эквивалентті трапеция тәріздес немесе үшбұрышты матрица аламыз. Осы алынған матрицаға сәйкес жүйені шешсек, берілген жүйенің шешімдері табылады.

Егер үшбұрышты матрица шықса, онда жүйенің бір ғана шешімі болады (үйлесімді, анықталған), ал, егер трапеция тәріздес матрица шықса, онда жүйенің шексіз көп шешімі болады (үйлесімді, анықталмаған).

Берілген жүйені зерттеу деп оның шешімінің бар-жоғын анықтауды айтады.

Кронекер-Капелли теоремасы (жүйенің үйлесімділік критерийі). Біртекті емес сызықты теңдеулер жүйесі үйлесімді болуы үшін жүйенің негізгі және кеңейтілген матрицаларының рангілері тең болуы, яғни Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru болуы қажетті және жеткілікті.

Салдарлар:

1. Егер Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru болса, онда жүйенің тек бір ғана шешімі бар ( Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru -белгісіздер саны);

2. Егер Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru болса, онда жүйенің шексіз көп шешімі бар және ол шешімдер саны Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru болатын еркін тұрақтыларға (параметрлерге) байланысты;

3. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru болса, жүйенің шешімі жоқ.

Мысал.Жүйені зерттеп,оның шешімін табыңыз: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

Шешуі. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru .

Ендеше, жүйенің бір ғана шешімі бар.

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

Біртекті сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі:

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru әрқашанда үйлесімді Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , оның нөлдік (тривиаль) шешімі бар: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , өйткені оның белгісіздерінің нөлге тең мәндері жүйені әр уақытта да қанағаттандырады. Қандай жағдайда нөлдік емес шешімі болады?

Теорема.Біртекті жүйенің нөлдік емес шешімдері болуы үшін негізгі матрицасының рангісі белгісіздердің санынан кіші болуы Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru (яғни, негізгі матрицасының анықтауышы Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru болуы) қажетті және жеткілікті.

Біртекті теңдеулер жүйесінің шешімдерінің сызықты комбинациясы да оның шешімі болады. Жүйенің барлық сызықты тәуелсіз шешімдер жүйесін оның іргелі (фундаментальді) шешімдер жүйесі деп атайды. Егер Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru және Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru біртекті жүйенің іргелі шешімдері болса, онда оның жалпы шешімі мына формуламен өрнектеледі: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru мұндағы Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru - кез келген сандар.

Мысалдар.

1. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru жүйені шешіңіз. Шешуі. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , өйткені

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru . Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , сондықтан жүйенің шексіз көп шешімі бар.

Шешімдерді Крамер әдісімен табамыз:

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru . Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru - жалпы шешімдері.

Егер Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru десек, онда бір іргелі шешімді аламыз: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru . Егер Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru десек, онда екінші іргелі шешімді табамыз: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru , т.с.с.

2. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru жүйені шешіңіз. Шешуі. Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru

Сондықтан, тек жалғыз нөлдік шешімі болады: Дәріс сабағы. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі - student2.ru .

Бақылау сұрақтары:

1. Сызықты алгебралық теңдеулер жүйесін шешудің қандай әдістері бар?

2. Үйлесімді немесе үйлесімсіз жүйелер деп қандай жүйелерді айтамыз?

3. Қандай жағдайда біртекті сызықты алгебралық теңдеулер жүйесінің нөлдік емес шешімдері болады?

Негізгі әдебиет: [5], 3 тарау, § 3.1-3.6 (101-124 беттер).

Қосымша әдебиет: [17], 1 тарау, § 1.3, 1.4, 1.6, 1.9 (14-18, 21-26, 38-40 беттер).

Наши рекомендации