Пусть шифр студента 1298
Введение
Целью настоящих методических указаний является помощь студентам – заочникам в выполнении контрольной работы №1.
Перед выполнением контрольной работы студент должен изучить соответствующие разделы рекомендуемой литературы [1] – [3] и воспользоваться решениями типовых примеров, содержащихся в настоящих методических указаниях. Большое количество образцов решенных задач дано в руководстве к решению задач [5]. Задачи для самостоятельного решения имеются как в представленных методических указаниях, так и в сборниках задач [4], [6].
Номер варианта по каждому заданию студент выбирает по формуле ,
где - номер варианта,
-номер задания,
-предпоследняя цифра шифра студента,
-последняя цифра шифра.
Пример.
Пусть шифр студента 1235, тогда:
номер варианта первого задания: = ;
номер варианта второго задания: ;
номер варианта третьего задания: ;
номер варианта четвертого задания: .
Таким образом, студент, имеющий шифр 1235 должен решать задачу №8 в первом задании, №11 – во втором, №14 – в третьем, №17 – в четвертом.
Если итоговая цифра по формуле получится число больше 20, то для определения варианта от полученной цифры отнимают 20.
Пример.
Пусть шифр студента 1298.
Номер варианта второго задания: . Промежуток 26-20=6. Таким образом, во втором задании студент решает задачу вариант №6.
1 Решение систем линейных уравнений методами Крамера и Гаусса
Пусть дана система n уравнений с n неизвестными:
Основная матрица А такой системы квадратная. Определитель этой матрицы
называется определителем системы.
Если определитель системы отличен от нуля, то система называется невырожденной и имеет единственное решение.
В дальнейшем мы будем иметь дело только с такими системами.
Наиболее простым методом для решения таких систем линейных уравнений является метод Крамера.
Формулы Крамера имеют вид:
(1.1.1)
Более универсальным и эффективным является метод Гаусса, состоящий в последовательном исключении неизвестных.
Решение осуществляется в два этапа: 1) система приводится к треугольному виду, 2) последовательно определяют неизвестные .
Пример 1.
Решить систему уравнений методами Крамера и Гаусса:
Решение:
а) Метод Крамера.
Найдем определитель системы , . Предварительно сложив второй столбец с третьим и разложив определитель по элементам последнего столбца.
= =2(-1) =-2(-2-3)=10 .
Так как , то система имеет единственное решение.
Найдем определители и , заменив в матрице коэффициентов соответственно первый, второй, третий столбцы столбцом свободных членов (при вычислении определителя преобразования аналогичные предыдущему.)
= =2(-1) -2(-1-4)=10.
При вычислении определителя последнюю строку складываем с первой и вычитаем из второй строки. Разлагаем по элементам последнего столбца.
= =1(-1) =10+10=20.
При вычислении определителя последнюю строку складываем с первой и со второй строки и разлагаем получившийся определитель по элементам второго столбца.
= =-1(-1) =50-20=30.
Подставляя найденные значения в формулы (1.1.1), получим:
х= у= z=
б) Метод Гаусса.
Составим расширенную матрицу системы:
Разрешающим элементом удобно иметь единицу, поэтому переставим второе уравнение на место первого.
Получим нули в первом столбце, умножив первое уравнение последовательно на (-2) и (-3) и складывая со вторым и третьим.
(-2) (-3)
С помощью второго элемента второй строки сделаем нуль во втором столбце третьей строки, для чего умножим вторую строку на (-2) и сложим с третьей.
(-2) .
Таким образом, свели матрицу к треугольному виду. Запишем полученную систему уравнений:
Из последнего уравнения сразу находим значение z=3, подставляя которое во второе уравнение находим у=11-3z=11-9=2. Затем из первого уравнения найдем
х=1, у=2, z=3.
Вопросы для самопроверки
1. Что называется определителем системы?
2. Когда система линейных уравнений имеет единственное решение?
3. Напишите формулы Крамера для решения системы трех линейных уравнений с тремя неизвестными.
4. В чем заключается основная идея метода Гаусса?
5. Какой из рассмотренных методов решения системы линейных уравнений показался Вам более простым?