- •Змістовий модуль 1 елементи лінійної алгебри
- •Основні поняття.
- •1.3.1. Основні поняття.
- •Основні поняття.
- •Тема 1.1 Матриці
- •1.1.1 Основні поняття
- •1.1.2. Дії над матрицями
- •1.2.2. Властивості визначників
- •Тема 1.2 Визначники
- •1.2.1. Основні поняття
- •Тема 1.3. Невироджені матриці
- •1.3.1. Основні поняття
- •1.3.2. Обернена матриця
- •1.3.3. Ранг матриці
- •Тема 1.4. Системи лінійних рівнянь.
- •Основні поняття
- •1.4.2 Розв'язок систем лінійних рівнянь. Теорема Кронекера – Капеллі.
- •1.4.3 Розв’язання невироджених лінійних систем. Формули Крамера.
- •1.4.4 Розв'язок систем лінійних рівнянь методом Гауса.
- •1.4.5 Системи лінійних однорідних рівнянь
1.4.5 Системи лінійних однорідних рівнянь
Нехай дана система лінійних однорідних рівнянь
Очевидно, що однорідна система завжди сумісна ( ), вона має нульовий (тривіальний) розв'язок .
При яких умовах однорідна система має і ненульові розв'язки?
Теорема.1.4.4.
Для
того, щоб система однорідних рівнянь
мала ненульові розв'язки, необхідно і
достатньо, щоб ранг її основної матриці
був меншим числа
невідомих, тобто
.
□ Необхідність
Оскільки
не може перевищувати розмір матриці,
то, очевидно,
.
Нехай
,
тоді один з мінорів розміру
відмінний від нуля. Тому відповідна
система лінійних рівнянь має єдиний
розв'язок :
.
Тобто, інших, крім тривіальних, розв’язків
немає. Отож, якщо є нетривіальні
розв'язки, то
.
Достатність.
Нехай . Тоді однорідна система, що є сумісною, являється невизначеною. Значить, вона має нескінченну множину розв’язків, тобто має і ненульові розв'язки.
Нехай дана однорідна система з невідомими:
■
Теорема.1.4.5
Для
того, щоб однорідна система
лінійних рівнянь з
невідомими мала ненульові розв'язки,
необхідно і достатньо, щоб її визначник
дорівнював нулю :
.
□ Якщо
система має ненульові розв'язки, то
.
Бо при
система має тільки єдиний , ненульовий
розв'язок. Якщо ж
,
то ранг
основної матриці системи менше числа
невідомих, тобто
.
І, значить, система має нескінченну
множину (ненульових розв’язків). ■
Приклад 1.4.6. Розв’язати систему:
○
,
.
Оскільки
,
то система має нескінченну множину
розв’язків. Знайдемо їх
Тобто,
- загальний розв'язок.
Поклавши
, отримаємо один частинний розв'язок
.
Поклавши
,
отримаємо другий частинний розв'язок
і т.д. ●
