Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1_Rab_tetr_alg_i_geom (1).pdf
Скачиваний:
79
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
752 Кб
Скачать
☆

1 3 1+0 5

1 3 5 +0 2

 

 

1 3 5/ 3

=

 

 

=

 

.

 

2 3 1+(−1) 5 2 3 5 +(−1) 2

 

 

−13 3 4 3

 

 

 

 

Справочный материал для задачи 6

Трапециевидная матрица содержит нули под элементами a11 , a22 , a33 ,... (рис. 4).

a

a

...

a

a

 

 

11

12

 

1,n−1

1n

 

0

a22

... a2,n−1

a2n

 

0

0

...

a

a

 

 

 

 

....

3,n−1

3n

.... ....

....

....

 

 

0

0

....

am,n−1

 

 

 

amn

Рис. 4.

Ранг матрицы после приведения её к трапециевидной форме равен количеству различных ненулевых строк.

К трапециевидной форме матрица приводится с помощью элементарных преобразований над её строками и столбцами:

1.перемена местами строк (столбцов);

2.умножение (деление) стоки (столбца) на число, отличное от нуля;

3.прибавление к элементам одной строки (столбца) соответствующих элементов другой строки (столбца), умноженных на одно и тоже число;

4.вычеркивание одной из двух пропорциональных (равных) строк;

5.вычеркивание нулевой строки.

Задача 6

 

1

2

3

1

 

1

−1

1

2

 

 

 

Найти ранг матрицы

 

 

 

 

.

 

3

1

3

1

 

0

1

−2

−4

 

 

 

Решение задачи

Получим нули в первом столбце кроме его первого элемента. Для этого вычтем из второй строки первую, а из третьей — пер-

12

вую, умноженную на 3. Потом поменяем местами вторую и четвёртую строки.

1 2

3

1 3

 

1

2

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−3

−2

 

 

 

 

1

−1

1

2

 

~

 

0

1

~ (×)

 

3

1

3

 

 

 

 

0

−5

−6

−2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

0

1

−2 −4

 

 

 

0

1

−2

−4

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее прибавим к третьей строке вторую, умноженную на 5, а к четвёртой — вторую, умноженную на 3. Заметим, что две последние строки оказались пропорциональны, и уберём одну из них.

 

 

1

2

3

1

 

 

1 2

3

1

 

 

5

 

0

1 − 2

− 4

 

 

 

0 1 −2

− 4

 

 

(×)~

 

3

~

 

 

~

 

 

0

−5 − 6

− 2

 

 

0 0 −16 − 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

− 3 − 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

0 0 −8 −11

 

 

 

 

 

 

1

2

3

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

−2

 

−4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0 −16

−

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Матрица приведена к трапециевидной форме. Она содержит

3 строки, то есть ранг матрицы равен 3.

 

 

 

 

 

 

Задача 7.1

Решить систему линейных уравнений по формулам Крамера.

2x −4y+z= 42x + y −2z =1

.3x −2 y +4z =11

Справочный материал

Если определитель системы трёх линейных алгебраических уравнений с тремя неизвестными

13

a11x +a12 y +a13z = b1a21x +a22 y +a23z = b2

a31x +a32 y +a33z = b3

отличен от нуля, то система имеет единственное решение, которое может быть найдено по формулам Крамера

х = 1 , y = 2 , z = 3 .

 

a11

a12

a13

 

Здесь =

a21

a22

a23

— определитель системы,

 

a31

a32

a33

 

 

b1

a12

a13

 

 

 

a11

b1

a13

 

 

a11

a12

b1

 

1 =

b2

a22

a23

, 2 =

a21

b2

a23

,

3 =

a21

a22

b2

—

 

b3

a32

a33

 

 

 

a31

b3

a33

 

 

a31

a32

b3

 

вспомогательные определители.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение задачи

 

 

 

 

 

Вычислим определитель системы

 

 

 

 

 

 

 

2

−4

1

 

= 2 1 4 +2 (−2) 1 +(−4) (−2) 3 −

 

 

 

 

 

 

=

 

2

1 −2

 

 

 

 

 

3

−2

4

 

−3 1 1 −2 (−4) 4 −(−2) (−2) 2 = 49.

 

Он не равен нулю, следовательно, система имеет единственное решение.

Аналогично вычислим вспомогательные определители

 

 

4

−4

1

 

 

 

 

 

 

2

4

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1 =

 

1

1 −2

 

= 91 ,

2 =

 

2

1 −2

 

=15 ,

 

 

11

−2

4

 

 

 

 

 

 

3 11

4

 

 

 

 

 

 

 

 

2

−4

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 =

 

2

1

1

= 74 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

−2

11

 

 

 

 

 

 

 

По формулам Крамера получаем решение системы уравнений

14

x =

1 =

91

, y =

2 =

15

, z =

3 =

74 .

 

 

49

 

 

49

 

 

49

Задача 7.2

Решить систему линейных уравнений с помощью обратной матрицы

2x −4y+z= 42x + y −2z =1

3x −2 y +4z =11.

Справочный материал

Рассмотрим систему уравнений

a11x +a12 y +a13z = b1a21x +a22 y +a23z = b2 .

a31x +a32 y +a33z = b3

В матричном виде эту систему можно записать так

a

a

a

A X = B ,

x

 

11

12

13

 

 

где A = a21

a22

a23

— матрица системы,

X = y — стол-

a

a

32

a

33

 

z

31

 

 

 

 

b1

бец неизвестных, B = b2 — столбец свободных членов. Те-

b3

перь, если матрица системы — невырожденная, мы можем решить её методом, показанным для задачи 5.

15