10652

Решение систем линейных уравнений

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа 3 Решение систем линейных уравнений Цель работы. Выяснить какие технические и технологические задачи встречающиеся на практике приводят к системам линейных уравнений. Исходя из таблиц опытных данных научиться составлять такие сис

Русский

2013-03-30

263.5 KB

6 чел.

Лабораторная  работа  3

Решение систем линейных уравнений

Цель работы.  Выяснить, какие технические и технологические задачи, встречающиеся на практике, приводят к системам линейных уравнений. Исходя из таблиц опытных данных, научиться  составлять такие системы, а затем решать различными способами. Изучить понятия   матрица  и  определитель,   а также действия над ними.

Теоретические положения. Система линейных алгебраических уравнений  n-го порядка имеет следующий вид:

                            (1)

где       постоянные коэффициенты,

     свободные члены,

   неизвестные величины.

Для решения такой системы методом Крамера следует составить  n+1 опреде-литель:  сначала определитель системы  

, а затем  , ……   .

Неизвестные величины  находятся по формулам Крамера:

                         

Решение  методом Гаусса основано на преобразовании исходной системы (1) к треугольному виду  (2), используя свойства матриц

                                     (2)

Например, любую строку можно умножить на число () и сложить с другой строкой. Принимая в (1) коэффициент  в качестве ведущего, добиваемся, чтобы все остальные коэффициенты в первом столбце оказались равными нулю , т.е.  . Аналогично, принимая   в качестве ведущего элемента, добиваемся нулей во втором столбце и т.д., пока не останется  уравнение . Полученная система (2) полностью эквивалентна исходной и решается обратным ходом, т.е. снизу вверх. Иначе говря, находим вначале   из последнего уравнения, а затем и остальные  неизвестные из вышестоящих уравнений :.

Порядок выполнения работы:

-  после ознакомления со своим вариантом, составить пять опредлителей: определитель системы  , и еще четыре определителя:  , полученные как указано выше,

- определитель   следует вычислить “вручную” , используя свойства определителей, рассмотренные в теории,

-  в MathCad  вычислить

-  найти    по формулам Крамера,

-  сделать проверку полученных результатов, записать ответ,

-  используя свойства матриц, решить ту же систему методом Гаусса, т.е. преобразовать ее к треугольному виду (2), после чего найти  ;

все вычисления удобно выполнить в виде таблицы с указанием  преобра-зований над строками матриц,

-  выписать результат в виде матрицы-столбца,

-  сделать выводы по работе.

Варианты исходных данных.    Каждая система линейных уравнений, предназначенная для решения, задана в виде расширенной матрицы коэффициентов, где первые четыре столбца соответствуют коэффициентам при неизвестных  , а последний – это столбец свободных членов.

 

                                 

 

  

  

Пример расчета.

I.   Цель работы:

Научиться решать системы линейных уравнений высоких порядков методами Крамера и Гаусса, а также вычислять различные определители и выполнять действия над матрицами.

II. Исходные данные -  дана система четвертого порядка:

               

III.  Решение системы методом Крамера:

1).  Вычисление определителя системы    ∆ (“вручную”)

    

Преобразования

стр.1-стр.4

стр.2+стр.4

стр.3+3*стр.1

Понижение порядка определителя;

- ведущий элемент

ст.3 +2*ст.1

Понижение порядка определителя;

- ведущий элемент

-

-(-3*8-7*10)= 94

∆=94

2).  Проверим   ∆  в MathCAD.

       

3).  Составим определители ∆1, ∆2, ∆3, ∆4, заменяя соответствующие столбцы определителя  ∆   свободными членами. Вычислим    ∆1, ∆2, ∆3, ∆4   в MathCAD.


          

4).  Найдем теперь неизвестные   величины:   ,,,.

         

    ,   ,   ,   

5).  Проверка по второму уравнению:

2,383-1,638+3*1,191-3*2,106=-2, след. ответ верный.


IV. Решение системы методом Гаусса:

1).  Вычисление расширенной матрицы С, включающей матрицу ∆ из коэффициентов при x  и свободные члены.

Свободные члены

Преобразования

1.

2

-2

1*

3

9

 

1

-1

3

-3

-2

2стр.-3*1стр.

1

3

-1

-1

4

3стр.+1стр.

3

-2

-1

3

9

4стр.+1стр.

2.

2

-2

1

3

9

1стр.+2*3стр.

-5

5

0

-12

-29

2стр.-5*3стр.

3

1*

0

2

13

 

5

-4

0

6

18

4стр.+4*3стр.

3.

8

0

1

7

35

 

-20

0

0

-22

-94

2стр./(-20)

3

1

0

2

13

 

17

0

0

14

70

 

4.

8

0

1

7

35

 

1*

0

0

1,1

4,7

 

3

1

0

2

13

 

17

0

0

14

70

4стр.-17*2стр.

5.

8

0

1

7

35

 

1*

0

0

1,1

4,7

 

3

1

0

2

13

 

0

0

0

-4,7

-9,9

 

1* -  ведущий элемент.

2).  Решаем получившуюся систему.

           

Ответ:          

V.  Выводы по работе:  Выполняются  студентом  самостоятельно.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85319. Многообразие и самобытность традиций художественных культур народов России 32.27 KB
  Естественно что преимущественно можно наблюдать разнообразие народных культур. Но вместе с тем можно говорить и о единстве нородных культур России.Соответственно люди перенимают полностью или частично у друг друга некоторые традиции обычаи и другие культурные особенности.
85320. Характеристика архаического и традиционного общества 38.79 KB
  АРХАИЧНОЕ ОБЩЕСТВО это общество выделившееся из природного мира на самых ранних фазах своего существования. Общество локально. Общество напоминает острова разбросанные в природном океане. Архаичное общество охватывает длительный период человеческой истории включающий в себя и самые ранние первобытные формы общественной жизни и более поздние с уже сложившимися властными и экономическими институтами: царскими династиями рабо и землевладением всем тем что подпадает под емкое хотя и географически неточное определение К.
85321. Хронотоп в традиционной обрядовой культуре 44.39 KB
  χρόνος время и τόπος место закономерная связь пространственновременных координат[1]. Пространство и время культуры как хронотоп Пространство и время обязательные координаты любых культурных явлений и событий которые всегда происходят гдето и когдато. ввел в культурологию и философию понятие хронотопа которое подчеркивает что пространство и время культуры всегда связаны с субъективными переживаниями меняющимися в разных исторических эпохах и культурных ситуациях. Вернадского в которой единое пространствовремя связано с...
85322. Проблемы возрождения и сохранения фольклора 41.15 KB
  Подобная точка зрения акцентирует одну сторону традиции связь народного искусства с прошлым его корни древние истоки без которых вообще невозможно понимание этого явления человеческой культуры. Абсолютизируя одну сторону традиции некоторые ученые видят в традициях народного искусства только прошлое и делают вывод о косности отсталости этого искусства отсутствии в нем связей с современностью. Салтыков...
85323. Предмет, цель и задачи курса Теория и история НХК 33.73 KB
  На теоретическом уровне дисциплина представляет собой систему понятий положений выводов касающихся сущности содержания средств и методов организации учебновоспитательного процесса в изучении народного художественного творчества на основе современных требований к формированию личности педагога как субъекта обучения и воспитания. На методическом уроне изучаются технологические основы народного художественного творчества в системе социокультурной деятельности современного образования. На практическом уровне будущие руководители приобретают...
85324. Функции традиционного народного костюма 39.08 KB
  В искусстве костюма органично соединились различные виды декоративного творчества: ткачество вышивка кружевоплетение низание шитье аппликация и изобразительное использование разнообразных материалов: тканей кожи меха лыка бисера бус блесток пуговиц шелковых лент тесьмы позумента кружев птичьих перьев речного жемчуга перламутра цветных граненных стеклышек и др. Хранителями древних традиций народного костюма у русских как и большинства других народов были крестьяне.Борева включал не только зачатки различных видов...
85325. Семиотические основы изучения народной художественной культуры 39.09 KB
  Решающим фактором народной культуры является процесс антропогенеза и происхождения народной культуры как таковой. В животном мире культуры не существует. В животном мире обнаруживаются явления которые в дальнейшем послужили основанием для формирования народной культуры.
85326. Семейно-бытовые праздники и обряды: структура, функции и художественные элементы 47.87 KB
  Понятие обычая обряда ритуала традиции Мы видим что стремлением людей ярко красиво торжественно и памятно отметить узловые события своей жизни обусловлено придание этим событиям форм праздников и обрядов. являются переломными моментами в жизни людей меняющими их отношения с окружающими дающими им новые права и предъявляющими новые требования. Что же заключается в понятии обряд В чем его сущность Почему во все времена начиная с первобытнообщинного строя люди отмечали торжественными ритуальными действиями наиболее выдающиеся события...
85327. Концепция этногенеза Л. Н. Гумилева 42.19 KB
  В основу своей теории этногенеза Гумилев положил в качестве главного постулата тезис о природнобиологическом характере этноса обусловленного тем что он является составной частью биоорганического мира планеты и возникает в определенных географоклпматических условиях.cnn же некоторое количество людей обладающих этим признаком соберется вместе объединенные одной целью если при этом они находятся в благоприятных географических условиях необходим разнообразный ландшафт появляется зародыш нового этноса начинается бурный процесс...