Реферат по предмету "Математика"


Матричная форма формулы Крамера

С.К. Соболев

Матричный способ решения СЛАУ, формулы Крамера, свойство присоединенной матрицы и основное свойство линейной зависимости.

Рассмотрим систему линейных алгебраических уравнений (СЛАУ), содержащую
т уравнений и п неизвестных:

/>(1)

Пусть

/>

– матрица коэффициентов при неизвестных, столбец свободных членов (чисел стоящих справа от равенства в системе (1)) и столбец неизвестных соответственно системы (1). Матрица А называется основной матрицей системы (1). Тогда очевидно, что система (1) может быть кратко записана в матричной форме />. Форма (1) называется координатной записью системы. Если />, т.е. число уравнений равно числу неизвестных, то СЛАУ называется «квадратной», она принимает вид:

/>(2)

Если же матрица А к тому же не вырождена, т.е. />, то тогда СЛАУ (2) можно решить как матричное уравнение />по формуле

/>. (3)

Этот метод называется матричным способом решения СЛАУ (2). />

Пример. Решить систему матричным способом, если это возможно:

/>

Решение. Запишем эту систему как матричное уравнение />, где
/>, />. Вычисляем: />, следовательно, матричный способ применим. Находим обратную матрицу:
/>

Следовательно,
/>.

Ответ: />
Формулы Крамера для решения СЛАУ

Эти формулы применимы для решения СЛАУ при тех же условиях, что и матричный способ, а именно, когда матрица А коэффициентов при неизвестных этой СЛАУ квадратная и не вырожденная. Для нахождения неизвестных квадратной системы (2) надо вычислить главный определитель />, убедиться что />, и затем вычислить п вспомогательных определителей />, где определитель />(/>) получается из главного определителя заменой в нем k-го столбца на столбец В свободных членов:

/>

Тогда решением системы (2) будет: />.

Вывод формул Крамера. Распишем подробно формулу (3) />.

Вспомним, что />, где />– алгебраическое дополнение элемента />, равное />, а />– определитель порядка />, полученный из главного определителя  вычеркиванием i-й строки и j-го столбца. Получим

/>.

Итак, матричный способ дает формулу

/>(4)

Сравним эту формулу с выражением для />, полученным по формуле Крамера:

/>. (5)

Заметим, что у всех элементов k-го столбца этого определителя алгебраические дополнения точно такие же, как и у элементов k-го столбца матрицы А. Поэтому, разложив определитель в (5) по этому столбцу, получим:

/>. (6)

Полученная формула (6) в точности совпадает с (4). Формулы Крамера доказаны.

Пример. Решить систему />методом Крамера, если это возможно:

Решение. Вычислим главный определитель системы: />, следовательно, метод Крамера применим. Далее вычислим три вспомогательных определителя:

/>

Следовательно, />.

Дополнение 1. При выводе на лекции в ауд. 220 формулы для обратной матрицы через алгебраические дополнения использовалось основное свойство присоединенной матрицы

/>.

Доказательство этого свойства, в свою очередь, опиралось на два свойства определителя:

Сумма произведений элементов произвольной строки квадратной матрицы на соответствующие алгебраические дополнения
этой же
строки равна определителю этой матрицы (и аналогично для столбцов):
/>(разложение по i-й строке),
/>(разложение по j-му столбцу)

Сумма произведений элементов произвольной строки квадратной матрицы на соответствующие алгебраические дополнения
другой
строки равна нулю (и аналогично для столбцов):
/>, (для строк, при />),
/>(для столбцов, при />)

Свойство (1) нам известно из общих свойств определителя, которые у нас идут без доказательства. Среди этих свойств есть, в частности, такое:
если в определителе две строки или два столбца совпадают, то он равен нулю.

Теперь докажем свойство (2). Заменим в определителе />
j — строку на строку с номером i. Понятно что после этого у полученного определителя />две одинаковые строки, и потому он равен нулю. Заметим также, что алгебраические дополнения изменённой j-й строки не изменились, т.к. они не зависят от элементов этой строки. Разложим определитель />по j-й строке, получим:
/>

Аналогично доказывается для столбцов.
Дополнение 2. Относительно линейной зависимости векторов теории линейного пространства, просьба не путать:
Общий критерий линейной зависимости векторов произвольного линейного пространства: Совокупность векторов линейно зависима тогда и только тогда, когда один из векторов выражается в виде линейной комбинации остальных.
Основное свойство линейной зависимости: Пусть даны nвекторов линейного пространства />, и еще какие-то т векторов этого же пространства, />каждый из которых линейно выражается через />, причем, />. Тогда векторы />линейно зависимы.

Доказательство этого свойства есть в лекциях, присланных на вашу Почту.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат Правила приготовления настоев, настоек, соков и других лекарственных форм из растительного сырья
Реферат Статистика национального богатства
Реферат Способы и приемы экономического анализа
Реферат Теория личности в психологии
Реферат Ивлин Во. Пригоршня праха
Реферат Хлебные карточки
Реферат 144. Khankh T. Q., Schiller Ch., Kuhn Th., Boell M. Уличное освещение сравнение обычного со светодиодным
Реферат Події, при яких до влади в Росії прийшла династія Романових. Характеристика політики її перших представників
Реферат Научные основы экономического анализа. Понятие и значение экономического анализа, его место в системе экономических наук
Реферат Физический мутагенез
Реферат Iii: Интертекстуальный подход к изучению текстов русских и зарубежных авторов. Теория и практика
Реферат Судьба деревни в изображении современных писателей В Распутин Прощание с Матёрой А Солженицын Матрёнин
Реферат Экономико статистический анализ инвестиций в РФ
Реферат Топографічне знімання місцевості методом геометричного нівелювання. Поняття про фотограмметричні знімання місцевості
Реферат Long Term Care Ltc Essay Research Paper