Решение слау размерности
Метод Крамера.
Рассмотрим систему из двух уравнений с двумя неизвестными:

Выразим
в системе переменную
избавившись от переменной
.
Поделим
первое уравнение на элемент
и умножим полученный результат на
.
,
Складываем
со вторым уравнением системы и выражаем
переменную
.
.
В
полученной дроби в числителе стоит
определитель
,
а в знаменателе основной определитель
системы
.
И
мы получили формулу
.
Аналогичными вычислениями мы получим
,
где
.
Рассмотрим
правило Крамера для системы уравнений
,
наложив условие линейной независимости
уравнений системы.
![]()

Кроме
основного определителя системы введем
в рассмотрение дополнительные
определители, получаемые заменой
коэффициентов
-го столбца столбцом свободных членов.
,
,
.
Умножим
каждое уравнение системы на алгебраические
дополнения
первого столбца и сложим левые и правые
части полученных равенств:
![]()
.
Используя
следствие
свойства
определителей получаем:
или
.
Поступая аналогичным образом получим следующие формулы Крамера для определения неизвестных системы:
,
,
.
Теорема (формулы Крамера): Система из n уравнений с n неизвестными
в
случае, когда определитель системы
отличен от нуля
,
имеет единственное решение определяемое
формулами:
(14.6)
(для
всех
),
где через
обозначен определитель основной матрицы
системы, а
-
дополнительные определители, получаемые
из Δ заменой
-го
столбца столбцом свободных членов, т.е.
(14.7)
2) Метод Гаусса.
Метод Гаусса относится к наиболее эффективным методам решения СЛАУ. Этим методом решаются как квадратные, так и прямоугольные системы линейных уравнений. В основе метода Гаусса лежат прямой и обратный ход. Прямым ходом расширенную матрицу системы элементарными преобразованиями сводят к треугольному виду. Обратным ходом находят неизвестные величины.
К элементарным преобразованиям относится:
Перестановка двух любых уравнений системы;
Умножение любого уравнения системы на произвольное, отличное от нуля, число;
Прибавление к произвольному уравнению системы любого другого уравнения, умноженного на произвольное число.
Методом Гаусса можно решать и прямоугольные системы.
Лекция 15
Обратная матрица, матричный метод решения системы. Общее решение системы.
Цель: изучить понятие обратной матрицы, ее свойства и метод вычисления. Изучить матричный метод решения СЛАУ.
Определение.
Квадратная матрица
называетсяобратной
к матрице
,
если
(15.1)
,
-
единичная матрица.
- является единственной для
.
Определение.
Матрица
- называетсянеособенной
(невырожденной
или несингулярной)
матрицей, если
.
В противном случае
-особенная
(вырожденная
или сингулярная).
Теорема. Всякая неособенная матрица имеет обратную матрицу.
Доказательство.
Рассмотрим матрицу
,
.
Введем в рассмотрение матрицу
,
называемуюсоюзной
матрицей элементами которой служат
алгебраические дополнения матрицы
.
Рассмотрим матрицу
,
вычислим произведение
:
,
где
.
Аналогично,
.
Следовательно,
- по определению, таким образом,
(15.2)
Пример.
Вычислить
обратную матрицу
Решение.

следовательно,
обратная матрица
существует. Вычисляем соответствующие
алгебраические дополнения
![]()
,
,![]()
Итак,
.
Свойства обратной матрицы
1)
;
2)
;
3)
если
- неособенные матрицы одного порядка.
Определение.
Действительная
квадратная матрица
,
удовлетворяющая условию
,
называетсяортогональной
матрицей,
.
Определение.
Следом
– квадратной матрицы
называется сумма всех её диагональных
элементов:
.
Матричный метод решения СЛАУ.
Если определитель основной матрицы системы отличен от нуля, то ее решение определяется формулой:
(15.3)
Где
-
обратная к основной матрице системы,
вычисляемая по формуле
.
Совместность однородной и неоднородной СЛАУ.
Рассмотрим однородную СЛАУ

система
всегда имеет хотя бы одно решение,
например, тривиальное решение
.
Когда однородная СЛАУ имеет решения отличные от нулевого?
Заметим,
что существует нетривиальное решение
~ линейной зависимости столбцов матрицы
однородной СЛАУ (по определению линейной
зависимости это означает существует
что является уравнениями системы), но
по теореме о базисном миноре линейная
зависимость имеет место тогда и только
тогда когда порядок
базисного минора меньше числа
её столбцов. Отсюда теорема.
Теорема.
Однородная
СЛАУ имеет нетривиальное решение тогда
и только тогда, когда ранг
матрицы системы меньше числа
её столбцов.
Следствие. Квадратная однородная система имеет нетривиальное решение тогда и только тогда, когда определитель матрицы этой системы равен нулю.
