راه حل سیستم های ماتریسی روش ماتریسی برای حل سیستم معادلات جبری خطی

این ماشین حساب آنلاین یک سیستم معادلات خطی را با روش ماتریسی حل می کند. یک راه حل بسیار دقیق ارائه شده است. تعداد متغیرها را برای حل یک سیستم معادلات خطی انتخاب کنید. روشی را برای محاسبه ماتریس معکوس انتخاب کنید. سپس داده ها را در سلول ها وارد کرده و روی دکمه "محاسبه" کلیک کنید.

اخطار

تمام سلول ها پاک شود؟

Clear را ببندید

دستورالعمل ورود داده هااعداد به صورت اعداد کامل (مثلاً: 487، 5، -7623، و غیره)، اعداد اعشاری (مثلاً 67.، 102.54، و غیره) یا کسری وارد می شوند. کسری باید به شکل a/b تایپ شود، جایی که a و b اعداد صحیح یا اعشاری هستند. مثال‌های 45/5، 6.6 / 76.4، -7 / 6.7، و غیره.

روش ماتریسی برای حل سیستم معادلات خطی

سیستم معادلات خطی زیر را در نظر بگیرید:

با در نظر گرفتن تعریف ماتریس معکوس، داریم آ −1 آ=E، جایی که Eماتریس هویت است. بنابراین (4) را می توان به صورت زیر نوشت:

بنابراین، برای حل سیستم معادلات خطی (1) (یا (2))، کافی است که معکوس را در آماتریس بردار قیود ب.

نمونه هایی از حل سیستم معادلات خطی به روش ماتریسی

مثال 1. سیستم معادلات خطی زیر را با روش ماتریسی حل کنید:

اجازه دهید معکوس ماتریس A را با روش جردن-گاوس پیدا کنیم. در سمت راست ماتریس آماتریس هویت را می نویسیم:

عناصر ستون 1 ماتریس زیر قطر اصلی را حذف کنید. برای انجام این کار، ردیف های 2،3 را با ردیف 1 ضرب در -1 / 3، -1 / 3 به ترتیب اضافه کنید:

عناصر ستون 2 ماتریس زیر مورب اصلی را حذف کنید. برای انجام این کار، خط 3 را با خط 2 ضرب در -24/51 اضافه کنید:

عناصر ستون 2 ماتریس بالای مورب اصلی را حذف کنید. برای انجام این کار، خط 1 را با خط 2 ضرب در -3/17 اضافه کنید:

سمت راست ماتریس را جدا کنید. ماتریس حاصل معکوس ماتریس به است آ :

شکل ماتریسی ثبت یک سیستم معادلات خطی: تبر = ب، جایی که

ما تمام مکمل های جبری ماتریس را محاسبه می کنیم آ:

ماتریس معکوس از عبارت زیر محاسبه می شود.

(گاهی اوقات به این روش روش ماتریسی یا روش ماتریس معکوس نیز گفته می شود) نیاز به آشنایی اولیه با مفهومی مانند شکل ماتریسی علامت گذاری SLAE دارد. روش ماتریس معکوس برای حل آن دسته از سیستم های معادلات جبری خطی در نظر گرفته شده است که برای آنها تعیین کننده ماتریس سیستم غیر صفر است. به طور طبیعی، این نشان می دهد که ماتریس سیستم مربع است (مفهوم تعیین کننده فقط برای ماتریس های مربع وجود دارد). ماهیت روش ماتریس معکوس را می توان در سه نکته بیان کرد:

سه ماتریس را بنویسید: ماتریس سیستم $ A $، ماتریس مجهولات $ X $، ماتریس اصطلاحات آزاد $ B $.
معکوس $ A ^ (- 1) $ را پیدا کنید.
با استفاده از برابری $ X = A ^ (- 1) \ cdot B $، یک راه حل برای SLAE داده شده به دست آورید.

هر SLAE را می توان به صورت ماتریسی به صورت $ A \ cdot X = B $ نوشت، که $ A $ ماتریس سیستم است، $ B $ ماتریس عبارت های آزاد، $ X $ ماتریس مجهولات است. اجازه دهید ماتریس $ A ^ (- 1) $ وجود داشته باشد. هر دو طرف برابری $ A \ cdot X = B $ را در ماتریس $ A ^ (- 1) $ در سمت چپ ضرب می کنیم:

$$ A ^ (- 1) \ cdot A \ cdot X = A ^ (- 1) \ cdot B. $$

از آنجایی که $ A ^ (- 1) \ cdot A = E $ ($ E $ ماتریس هویت است)، برابری بالا تبدیل می شود:

$$ E \ cdot X = A ^ (- 1) \ cdot B. $$

از آنجایی که $ E \ cdot X = X $، پس:

$$ X = A ^ (- 1) \ cdot B. $$

مثال شماره 1

SLAE $ \ چپ \ (\ شروع (تراز شده) & -5x_1 + 7x_2 = 29؛ \\ & 9x_1 + 8x_2 = -11. \ End (تراز شده) \ راست. $ با استفاده از ماتریس معکوس.

$$ A = \ چپ (\ شروع (آرایه) (cc) -5 & 7 \\ 9 & 8 \ پایان (آرایه) \ راست)؛ \; B = \ چپ (\ شروع (آرایه) (ج) 29 \\ -11 \ پایان (آرایه) \ راست)؛ \; X = \ چپ (\ شروع (آرایه) (ج) x_1 \\ x_2 \ پایان (آرایه) \ سمت راست). $$

اجازه دهید ماتریس معکوس به ماتریس سیستم را پیدا کنیم، یعنی. محاسبه $ A ^ (- 1) $. در مثال شماره 2

$$ A ^ (- 1) = - \ فرک (1) (103) \ cdot \ چپ (\ شروع (آرایه) (cc) 8 & -7 \\ -9 و -5 \ پایان (آرایه) \ سمت راست) ... $$

اکنون هر سه ماتریس ($ X $, $ A ^ (- 1) $, $ B $) را در برابری $ X = A ^ (- 1) \ cdot B $ جایگزین می کنیم. سپس ضرب ماتریس را انجام می دهیم

$$ \ چپ (\ شروع (آرایه) (c) x_1 \\ x_2 \ پایان (آرایه) \ راست) = - \ فرک (1) (103) \ cdot \ چپ (\ شروع (آرایه) (cc) 8 & -7 \\ -9 و -5 \ پایان (آرایه) \ راست) \ cdot \ چپ (\ شروع (آرایه) (ج) 29 \\ -11 \ پایان (آرایه) \ راست) = \\ = - \ فراک (1) (103) \ cdot \ چپ (\ شروع (آرایه) (c) 8 \ cdot 29 + (- 7) \ cdot (-11) \\ -9 \ cdot 29 + (- 5) \ cdot (- 11) \ پایان (آرایه) \ راست) = - \ فرک (1) (103) \ cdot \ چپ (\ شروع (آرایه) (c) 309 \\ -206 \ پایان (آرایه) \ راست) = \ چپ ( \ شروع (آرایه) (ج) -3 \\ 2 \ پایان (آرایه) \ سمت راست). $$

بنابراین، برابری $ \ چپ (\ شروع (آرایه) (c) x_1 \\ x_2 \ پایان (آرایه) \ راست) = \ چپ (\ شروع (آرایه) (c) -3 \\ 2 \ پایان ( آرایه ) \ سمت راست) $. از این برابری داریم: $ x_1 = -3 $، $ x_2 = 2 $.

پاسخ: x_1 $ = -3 $، $ x_2 = 2 $.

مثال شماره 2

SLAE $ \ چپ \ (\ شروع (تراز شده) & x_1 + 7x_2 + 3x_3 = -1؛ \\ & -4x_1 + 9x_2 + 4x_3 = 0؛ \\ & 3x_2 + 2x_3 = 6. \ پایان (تراز شده) \ سمت راست $ با روش ماتریس معکوس.

اجازه دهید ماتریس سیستم $ A $، ماتریس اصطلاحات آزاد $ B $ و ماتریس مجهولات $ X $ را بنویسیم.

$$ A = \ چپ (\ شروع (آرایه) (cccc) 1 & 7 & 3 \\ -4 & 9 & 4 \\ 0 & 3 & 2 \ end (آرایه) \ سمت راست)؛ \; B = \ چپ (\ شروع (آرایه) (ج) -1 \\ 0 \\ 6 \ پایان (آرایه) \ راست)؛ \; X = \ چپ (\ شروع (آرایه) (ج) x_1 \\ x_2 \\ x_3 \ پایان (آرایه) \ راست). $$

اکنون نوبت به یافتن معکوس ماتریس به ماتریس سیستم رسیده است، یعنی. $ A ^ (- 1) $ را پیدا کنید. در مثال شماره 3 در صفحه یافتن ماتریس های معکوس، معکوس قبلاً پیدا شده است. بیایید از نتیجه تمام شده استفاده کنیم و $ A ^ (- 1) $ را بنویسیم:

$$ A ^ (- 1) = \ فراک (1) (26) \ cdot \ چپ (\ شروع (آرایه) (cccc) 6 & -5 & 1 \\ 8 & 2 & -16 \\ -12 & - 3 و 37 \ انتهای (آرایه) \ سمت راست). $$

اکنون هر سه ماتریس ($ X $, $ A ^ (- 1) $, $ B $) را با برابری $ X = A ^ (- 1) \ cdot B $ جایگزین می کنیم و پس از آن ضرب ماتریس را در سمت راست انجام می دهیم. سمت دست این برابری.

$$ \ چپ (\ شروع (آرایه) (c) x_1 \\ x_2 \\ x_3 \ پایان (آرایه) \ راست) = \ فراک (1) (26) \ cdot \ چپ (\ شروع (آرایه) (ccc) 6 & -5 & 1 \\ 8 & 2 & -16 \\ -12 & -3 & 37 \ پایان (آرایه) \ راست) \ cdot \ چپ (\ شروع (آرایه) (c) -1 \\ 0 \ \ 6 \ پایان (آرایه) \ راست) = \\ = \ فرک (1) (26) \ cdot \ چپ (\ شروع (آرایه) (c) 6 \ cdot (-1) + (- 5) \ cdot 0 +1 \ cdot 6 \\ 8 \ cdot (-1) +2 \ cdot 0 + (- 16) \ cdot 6 \\ -12 \ cdot (-1) + (- 3) \ cdot 0 + 37 \ cdot 6 \ پایان (آرایه) \ راست) = \ فرک (1) (26) \ cdot \ چپ (\ شروع (آرایه) (ج) 0 \\ - 104 \\ 234 \ پایان (آرایه) \ راست) = \ چپ ( \ شروع (آرایه) (ج) 0 \\ - 4 \\ 9 \ پایان (آرایه) \ سمت راست) $$

بنابراین، برابری $ \ چپ (\ شروع (آرایه) (c) x_1 \\ x_2 \\ x_3 \ پایان (آرایه) \ راست) = \ چپ (\ شروع (آرایه) (c) 0 \\ - 4 \ \ 9 \ انتهای (آرایه) \ سمت راست) $. از این برابری داریم: x_1 $ = 0 $، x_2 $ = -4 $، x_3 $ = 9 $.

مبحث 2. سیستم معادلات جبری خطی.

مفاهیم اساسی.

تعریف 1... سیستم مترمعادلات خطی با nناشناخته سیستمی به شکل است:

اعداد کجا و هستند

تعریف 2... راه حل سیستم (I) مجموعه ای از مجهولات است که هر معادله این سیستم به یک هویت تبدیل می شود.

تعریف 3... سیستم (I) نامیده می شود مفصلاگر حداقل یک راه حل داشته باشد و ناسازگاراگر راه حلی نداشته باشد سیستم مفصلی نامیده می شود مسلم - قطعیاگر راه حل منحصر به فردی داشته باشد، و تعریف نشدهدر غیر این صورت.

تعریف 4... معادله فرم

تماس گرفت صفر، و یک معادله از فرم

تماس گرفت ناسازگار... بدیهی است که سیستم معادلات حاوی یک معادله ناسازگار ناسازگار است.

تعریف 5... دو سیستم معادلات خطی نامیده می شوند مساوی است بااگر هر راه حل یک سیستم به عنوان راه حلی برای سیستم دیگر عمل کند و برعکس، هر راه حل سیستم دوم راه حل اولی باشد.

نمادگذاری ماتریسی یک سیستم معادلات خطی.

سیستم (I) را در نظر بگیرید (نگاه کنید به §1).

بیایید نشان دهیم:

ماتریس ضریب برای مجهولات

ماتریس - ستونی از اعضای آزاد

ماتریس - ستون مجهولات

تعریف 1.ماتریس نامیده می شود ماتریس اصلی سیستم(I) و ماتریس ماتریس توسعه یافته سیستم (I) است.

با تعریف برابری ماتریس، سیستم (I) با برابری ماتریس مطابقت دارد:

سمت راست این برابری با تعریف حاصل ضرب ماتریس ها ( به تعریف 3 § 5 از فصل 1 مراجعه کنید) را می توان فاکتورسازی کرد:

، یعنی

برابری (2) تماس گرفت نماد ماتریسی سیستم (I).

حل سیستم معادلات خطی به روش کرامر.

سیستم (I) را وارد کنید (به بند 1 مراجعه کنید) m = n، یعنی تعداد معادلات برابر با تعداد مجهولات است و ماتریس اصلی سیستم غیر منحط است، یعنی. ... سپس سیستم (I) از §1 یک راه حل منحصر به فرد دارد

جایی که Δ = det Aاصلی نامیده می شود تعیین کننده سیستم(I)، Δ منبا جایگزینی از دترمینان Δ بدست می آید منستون -ام در هر ستون اعضای آزاد سیستم (I).

مثال: حل سیستم به روش کرامر:

توسط فرمول ها (3) .

ما عوامل تعیین کننده سیستم را محاسبه می کنیم:

برای بدست آوردن دترمینان، ستون اول در دترمینان را با ستون عضو آزاد جایگزین کردیم. با جایگزینی ستون 2 در تعیین کننده با ستونی از عبارت های آزاد، به دست می آوریم. به روشی مشابه، با جایگزینی ستون سوم در تعیین کننده با ستونی از عبارات آزاد، به دست می آوریم. راه حل سیستم:

حل سیستم معادلات خطی با استفاده از ماتریس معکوس.

سیستم (I) را وارد کنید (به بند 1 مراجعه کنید) m = nو ماتریس اصلی سیستم غیر منحط است. سیستم (I) را به صورت ماتریس می نویسیم ( §2 را ببینید):

از آنجا که ماتریس آغیر انحطاط، پس دارای یک ماتریس معکوس است ( قضیه 1، بخش 6، فصل 1 را ببینید). دو طرف مساوی را ضرب کنید (2) به ماتریس، سپس

با تعریف ماتریس معکوس. از برابری (3) ما داریم

سیستم را با استفاده از ماتریس معکوس حل کنید

نشان می دهیم

در مثال (بخش 3)، ما تعیین کننده را محاسبه کردیم، بنابراین، ماتریس آماتریس معکوس دارد. سپس به موجب (4) ، یعنی

. (5)

پیدا کردن ماتریس ( §6 فصل 1 را ببینید)

, , ,

روش گاوس

اجازه دهید یک سیستم معادلات خطی داده شود:

... (من)

لازم است تمام راه حل های سیستم (I) پیدا شود یا از ناسازگاری سیستم اطمینان حاصل شود.

تعریف 1.ما یک تحول ابتدایی سیستم می نامیم(I) هر یک از سه عمل:

1) حذف معادله صفر؛

2) افزودن قسمتهای مربوط به معادله دیگر به دو طرف معادله، ضرب در عدد l.

3) جابجایی مکان های عبارت ها در معادلات سیستم به طوری که مجهول های با اعداد یکسان در همه معادلات مکان های یکسانی را بگیرند، یعنی. اگر مثلاً در معادله 1 ترم های 2 و 3 را تغییر داده باشیم، در تمام معادلات سیستم باید به همین ترتیب عمل شود.

روش گاوس این است که سیستم (I) با تبدیل‌های ابتدایی به یک سیستم معادل تقلیل می‌یابد که راه‌حل آن مستقیماً یافت می‌شود یا غیرقابل تصمیم‌گیری آن مشخص می‌شود.

همانطور که در بخش 2 توضیح داده شد، سیستم (I) به طور منحصر به فردی توسط ماتریس توسعه یافته آن تعیین می شود و هر تبدیل اولیه سیستم (I) با تبدیل اولیه ماتریس توسعه یافته مطابقت دارد:

تبدیل 1) مربوط به حذف ردیف صفر در ماتریس است، تبدیل 2) معادل افزودن به ردیف متناظر ماتریس است، ردیف دیگر آن ضرب در عدد l، تبدیل 3) معادل جایگشت ستون ها در ماتریس است.

به راحتی می توان فهمید که برعکس، هر تبدیل اولیه ماتریس با یک تبدیل ابتدایی سیستم (I) مطابقت دارد. با توجه به موارد فوق به جای عملیات با سیستم (I) با ماتریس توسعه یافته این سیستم کار خواهیم کرد.

در ماتریس، ستون 1 از ضرایب در تشکیل شده است x 1، ستون 2 - از ضرایب در x 2و غیره. اگر ستون ها را مجدداً مرتب می کنید، به خاطر داشته باشید که این شرط نقض شده است. به عنوان مثال، اگر ستون های 1 و 2 را در جای خود جابجا کنیم، اکنون ستون 1 حاوی ضرایب برای x 2، و در ستون 2 - ضرایب در x 1.

سیستم (I) را با روش گاوس حل خواهیم کرد.

1. تمام ردیف های صفر در ماتریس را در صورت وجود خط بزنید (یعنی تمام معادلات صفر در سیستم (I) را خط بزنید).

2. بررسی کنید که آیا ردیفی در بین ردیف های ماتریس وجود دارد که در آن همه عناصر به جز آخرین مورد برابر با صفر هستند (بیایید چنین ردیفی را ناسازگار بنامیم). بدیهی است که چنین ردیفی با یک معادله ناسازگار در سیستم (I) مطابقت دارد، بنابراین سیستم (I) هیچ راه حلی ندارد و این جایی است که فرآیند به پایان می رسد.

3. اجازه دهید ماتریس فاقد ردیف های ناسازگار باشد (سیستم (I) شامل معادلات ناسازگار نیست). اگر a 11 = 0سپس در سطر 1 عنصری غیر از صفر (به جز آخرین) پیدا می کنیم و ستون ها را طوری مرتب می کنیم که در ردیف اول در ردیف اول صفر نباشد. حال فرض می کنیم که (یعنی جای عبارت های مربوطه را در معادلات سیستم (I) تغییر می دهیم).

4. ردیف 1 را ضرب کنید و نتیجه را به ردیف 2 اضافه کنید، سپس ردیف 1 را ضرب کنید و نتیجه را به ردیف 3 اضافه کنید و به همین ترتیب ادامه دهید. بدیهی است که این فرآیند معادل حذف مجهولات است x 1از تمام معادلات سیستم (I) به جز معادلات اول. در ماتریس جدید، در ستون 1 زیر عنصر صفر می گیریم یک 11:

5. تمام ردیف های صفر در ماتریس را خط بزنید، اگر وجود دارند، بررسی کنید که آیا ردیف ناسازگاری وجود دارد (اگر یک ردیف وجود دارد، پس سیستم ناسازگار است و این جایی است که راه حل به پایان می رسد). بیایید بررسی کنیم که آیا وجود خواهد داشت a 22 / = 0، اگر بله، در سطر 2 عنصری غیر از صفر پیدا می کنیم و ستون ها را طوری مرتب می کنیم که. بعد، عناصر ردیف 2 را در ضرب می کنیم و با عناصر مربوط به ردیف 3 اضافه کنید، سپس - عناصر ردیف 2 را با عناصر مربوط به ردیف 4 و غیره اضافه کنید تا زمانی که صفرهای زیر را بدست آوریم. یک 22 /

اقدامات انجام شده معادل حذف مجهولات است x 2از تمام معادلات سیستم (I) به جز 1 و 2. از آنجایی که تعداد سطرها محدود است، بنابراین، پس از تعداد محدودی از مراحل، دریافت می کنیم که یا سیستم ناسازگار است، یا به یک ماتریس پله ای می رسیم ( به تعریف 2 §7 از فصل 1 مراجعه کنید) :

اجازه دهید سیستم معادلات مربوط به ماتریس را بنویسیم. این سیستم معادل سیستم (I) است.

از آخرین معادله ای که بیان می کنیم؛ در معادله قبلی جایگزین کنید، پیدا کنید، و غیره، تا زمانی که آن را به دست آوریم.

تبصره 1.بنابراین، هنگام حل سیستم (I) با روش گاوس، به یکی از موارد زیر می رسیم.

1. سیستم (I) ناسازگار است.

2. اگر تعداد سطرهای ماتریس با تعداد مجهولات () برابر باشد، سیستم (I) راه حل منحصر به فردی دارد.

3. اگر تعداد سطرهای ماتریس کمتر از تعداد مجهول ها باشد، سیستم (I) دارای مجموعه بی نهایت راه حل است.

از این رو قضیه زیر صادق است.

قضیه.سیستم معادلات خطی یا ناسازگار است، یا دارای یک راه حل منحصر به فرد است، یا - مجموعه بی نهایتی از راه حل ها.

مثال ها. حل سیستم معادلات با روش گاوس یا اثبات ناسازگاری آن:

ب) ;

الف) سیستم داده شده را به صورت زیر بازنویسی می کنیم:

ما معادلات 1 و 2 سیستم اصلی را مبادله کردیم تا محاسبات را ساده کنیم (به جای کسری، فقط با اعداد صحیح با استفاده از چنین جایگشتی عمل خواهیم کرد).

ما یک ماتریس توسعه یافته را می سازیم:

هیچ خط پوچ وجود ندارد. هیچ خط ناهماهنگی وجود ندارد، مجهول اول را از تمام معادلات سیستم به استثنای 1 حذف کنید. برای انجام این کار، عناصر ردیف اول ماتریس را در "-2" ضرب کنید و آنها را با عناصر مربوط به ردیف 2 اضافه کنید، که معادل ضرب معادله 1 در "-2" و جمع کردن با معادله 2 است. . سپس عناصر ردیف 1 را در "-3" ضرب می کنیم و با عناصر مربوط به ردیف سوم جمع می کنیم. معادله 2 سیستم داده شده را در "-3" ضرب کنید و آن را به معادله 3 اضافه کنید. ما گرفتیم

سیستم معادلات با ماتریس مطابقت دارد). - (به تعریف 3§7 از فصل 1 مراجعه کنید).

معادلات به طور کلی، معادلات جبری خطی و سیستم های آنها و همچنین روش های حل آنها، جایگاه ویژه ای در ریاضیات، چه به صورت نظری و چه کاربردی دارد.

این به دلیل این واقعیت است که اکثریت قریب به اتفاق مسائل فیزیکی، اقتصادی، فنی و حتی آموزشی را می توان با استفاده از انواع معادلات و سیستم های آنها توصیف و حل کرد. اخیراً مدل‌سازی ریاضی محبوبیت خاصی در میان محققان، دانشمندان و پزشکان تقریباً در تمام زمینه‌های موضوعی به دست آورده است، که با مزایای آشکار آن نسبت به سایر روش‌های شناخته شده و آزمایش‌شده برای مطالعه اشیاء با طبیعت مختلف، به‌ویژه، سیستم‌های به اصطلاح پیچیده توضیح داده می‌شود. تعاریف مختلفی از مدل ریاضی توسط دانشمندان در زمان‌های مختلف ارائه شده است، اما به نظر ما موفق‌ترین آنها عبارت زیر است. مدل ریاضی ایده ای است که با یک معادله بیان می شود. بنابراین، توانایی ایجاد و حل معادلات و سیستم های آنها از ویژگی های جدایی ناپذیر یک متخصص مدرن است.

برای حل سیستم های معادلات جبری خطی، متداول ترین روش ها عبارتند از: کرامر، جردن-گاوس و روش ماتریسی.

روش حل ماتریسی - روشی برای حل سیستم های معادلات جبری خطی با تعیین کننده غیر صفر با استفاده از ماتریس معکوس.

اگر ضرایب مقادیر مجهول xi را در ماتریس A بنویسیم، مقادیر مجهول را در یک ستون برداری X، و عبارات آزاد را در ستون برداری B جمع آوری کنیم، سیستم معادلات جبری خطی را می توان به صورت زیر نوشت: زیر معادله ماتریسی AX = B، که تنها زمانی راه حل منحصر به فرد دارد که تعیین کننده ماتریس A برابر با صفر نباشد. در این صورت جواب سیستم معادلات را می توان به صورت زیر یافت ایکس = آ-1 · ب، جایی که آ-1 معکوس ماتریس است.

روش حل ماتریسی به شرح زیر است.

اجازه دهید یک سیستم معادلات خطی با nناشناس:

می توان آن را به صورت ماتریسی بازنویسی کرد: تبر = ب، جایی که آ- ماتریس اصلی سیستم، بو ایکس- ستون های اعضای آزاد و راه حل های سیستم به ترتیب:

این معادله ماتریس سمت چپ را در ضرب می کنیم آ-1 - ماتریس معکوس به ماتریس آ: آ -1 (تبر) = آ -1 ب

زیرا آ -1 آ = E، ما گرفتیم ایکس= A -1 ب... سمت راست این معادله ستونی از راه حل ها را به سیستم اصلی می دهد. شرط کاربردی بودن این روش (و همچنین به طور کلی برای وجود یک راه حل برای یک سیستم ناهمگن معادلات خطی با تعداد معادلات برابر با تعداد مجهولات) عدم انحطاط ماتریس است. آ... شرط لازم و کافی برای این امر عدم تساوی به صفر تعیین کننده ماتریس است آ: دت آ≠ 0.

برای یک سیستم همگن از معادلات خطی، یعنی زمانی که بردار ب = 0 ، در واقع برعکس درست است: سیستم تبر = 0 یک راه حل غیر ضروری (یعنی غیر صفر) دارد فقط در صورتی که det باشد آ= 0. این ارتباط بین راه حل های سیستم های همگن و ناهمگن معادلات خطی جایگزین فردهولم نامیده می شود.

مثال راه حل های یک سیستم ناهمگن معادلات جبری خطی.

اجازه دهید مطمئن شویم که تعیین کننده ماتریس تشکیل شده از ضرایب مجهولات سیستم معادلات جبری خطی برابر با صفر نیست.

مرحله بعدی محاسبه مکمل های جبری برای عناصر ماتریس متشکل از ضرایب مجهولات است. آنها برای یافتن ماتریس معکوس مورد نیاز خواهند بود.

استفاده از معادلات در زندگی ما بسیار رایج است. آنها در بسیاری از محاسبات، ساخت و ساز ساختمان، و حتی ورزش استفاده می شود. انسان در زمان های قدیم از معادلات استفاده می کرد و از آن زمان به بعد کاربرد آنها افزایش یافته است. روش ماتریسی به شما امکان می دهد راه حل های SLAE (سیستم معادلات جبری خطی) با هر پیچیدگی را پیدا کنید. کل فرآیند حل SLAE به دو مرحله اصلی خلاصه می شود:

تعیین ماتریس معکوس بر اساس ماتریس اصلی:

ضرب ماتریس معکوس حاصل در بردار ستونی محلول ها.

فرض کنید یک SLAE به شکل زیر داده شده است:

\ [\ چپ \ (\ شروع (ماتریس) 5x_1 + 2x_2 & = & 7 \\ 2x_1 + x_2 & = & 9 \ پایان (ماتریس) \ سمت راست. \]

بیایید حل این معادله را با نوشتن ماتریس سیستم شروع کنیم:

ماتریس سمت راست:

بیایید ماتریس معکوس را تعریف کنیم. ماتریس مرتبه دوم را می توان به صورت زیر یافت: 1 - خود ماتریس باید غیر منحط باشد. 2- عناصر آن که روی مورب اصلی قرار دارند با هم عوض می شوند و عناصر مورب کناری به علامت مخالف تبدیل می شوند و پس از آن عناصر به دست آمده را با تعیین کننده ماتریس تقسیم می کنیم. ما گرفتیم:

\ [\ begin (pmatrix) 7 \\ 9 \ end (pmatrix) = \ begin (pmatrix) -11 \\ 31 \ end (pmatrix) \ Rightarrow \ begin (pmatrix) x_1 \\ x_2 \ end (pmatrix) = \ شروع (pmatrix) -11 \\ 31 \ end (pmatrix) \]

2 ماتریس در صورتی برابر در نظر گرفته می شوند که عناصر متناظر آنها برابر باشند. در نتیجه، ما پاسخ زیر را برای حل SLAE داریم:

کجا می توان یک سیستم معادلات را به روش ماتریسی به صورت آنلاین حل کرد؟

شما می توانید سیستم معادلات را در وب سایت ما حل کنید. یک حل کننده آنلاین رایگان به شما امکان می دهد معادله ای با هر پیچیدگی را به صورت آنلاین در چند ثانیه حل کنید. تنها کاری که باید انجام دهید این است که داده های خود را در حل کننده وارد کنید. همچنین می توانید نحوه حل معادله را در وب سایت ما بیابید. و اگر هنوز سؤالی دارید، می توانید آنها را در گروه Vkontakte ما بپرسید.