36853

Решение систем линейных алгебраических уравнений

Лабораторная работа

Математика и математический анализ

Система из m линейных уравнений с n неизвестными может быть описана при помощи матриц: x = b где x вектор неизвестных матрица коэффициентов при неизвестных или матрица системы b вектор свободных членов системы или вектор правых частей. Совокупность всех решений системы x1 x2 . xn называется множеством решений или просто решением системы. Если определитель ∆ = det матрицы системы из n уравнений с n неизвестными x = b отличен от нуля то система имеет единственное решение x1 x2 .

Русский

2013-09-23

87 KB

5 чел.

Лабораторная работа № 4в.

Решение систем линейных алгебраических уравнений

Система m уравнений с n неизвестными вида:

a11x1 + a12x2 + · · · + a1nxn = b1 ,

a21x1 + a22x2 + · · · + a2nxn = b2 ,

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

am1x1 + am2x2 + · · · + amnxn = bm

называется системой линейных алгебраических уравнений (СЛАУ), причем xj - неизвестные, aij - коэффициенты при неизвестных, bi - свободные коэффициенты (i = 1 . . .m, j = 1 . . . n).

Система из m линейных уравнений с n неизвестными может быть описана при помощи матриц: A · x = b, где x - вектор неизвестных, A - матрица коэффициентов при неизвестных или матрица системы, b - вектор свободных членов системы или вектор правых частей.

Совокупность всех решений системы (x1, x2, . . . , xn) называется множеством решений или просто решением системы.

Правило Крамера заключается в следующем.

Если определитель ∆ = detA матрицы системы из n уравнений с n неизвестными

A· x = b отличен от нуля,

то система имеет единственное решение x1, x2, . . . , xn, определяемое по формулам Крамера:

xi = i/,

где i - определитель матрицы, полученной из матрицы системы A заменой i-го столбца столбцом свободных членов b.

Текст файла-сценария с решением задачи по формулам Крамера:

Листинг 3.46. Текст файла-сценария решения СЛАУ методом Крамера

//Матрица коэффициентов:

A=[2 1 -5 1;1 -3 0 -6;0 2 -1 2;1 4 -7 6];

b=[8;9;-5;0]; //Вектор свободных коэффициентов

A1=A;A1(:,1)=b; //Первая вспомогательная матрица

A2=A;A2(:,2)=b; //Вторая вспомогательная матрица

A3=A;A3(:,3)=b; //Третья вспомогательная матрица

A4=A;A4(:,4)=b; //Четвертая вспомогательная матрица

D=det(A); //Главный определитель

//Определители вспомогательных матриц:

d(1)=det(A1); d(2)=det(A2); d(3)=det(A3); d(4)=det(A4);

x=d/D //Вектор неизвестных

P=A*x-b //Проверка

Результаты работы файла-сценария:

Листинг 3.47. Вызов файла-сценария решения СЛАУ методом Крамера

-->exec(’Н:Своя папка\kramer.sce’);disp(’exec done’);

x =

3.

- 4.

- 1.

1.

P = 1.0D-14 *

0.1776357

0.

- 0.0888178

0.1554312

exec done

Метод обратной матрицы: для системы из n линейных уравнений с n неизвестными A · x = b, при условии, что определитель матрицы A не равен нулю, единственное решение можно представить в виде x = A−1 · b.

Текст файла-сценария и результаты его работы:

Листинг 3.48. Решение СЛАУ с использованием функции inv

//Матрица и вектор свободных коэффициентов системы:

A=[2 1 -5 1;1 -3 0 -6;0 2 -1 2;1 4 -7 6];b=[8;9;-5;0];

x=inv(A)*b //Решение системы

//Результаты работы файла-сценария:

--> x =

3.

- 4.

- 1.

1.

Решение системы линейных уравнений при помощи метода Гаусса основывается на том, что от заданной системы переходят к эквивалентной системе, которая решается проще, чем исходная система.

Метод Гаусса состоит из двух этапов.

Первый этап - это прямой ход, в результате которого расширенная матрица системы путем элементарных преобразований (перестановка уравнений системы, умножение уравнений на число, отличное от нуля, и сложение уравнений) приводится к ступенчатому виду.

На втором этапе (обратный ход) ступенчатую матрицу преобразовывают так, чтобы в первых n столбцах получилась единичная матрица. Последний, n + 1 столбец этой матрицы содержит решение системы линейных уравнений. Далее приведен текст файла-сценария и результаты его работы:

Листинг 3.49. Использование функции rref для решения СЛАУ

//Матрица и вектор свободных коэффициентов системы:

A=[2 -1 1;3 2 -5;1 3 -2]; b=[0;1;4];

//Приведение расширенной матрицы к треугольному виду:

C=rref([A b]);

//Определение размерности расширенной матрицы:

[n,m]=size(C); //m- номер последнего столбца матрицы С

//Выделение последнего столбца из матрицы С:

x=C(:,m) //x - решение системы

//Результаты работы программы:

--> x =

0.4642857

1.6785714

0.75


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76540. Языковой разбор и его роль в формировании знаний, навыков и умений обучающихся 30 KB
  Языковой разбор и его роль в формировании знаний навыков и умений обучающихся. Языковый разбор представляет собою лингвистический анализ и толкование предложенного учителем дидактического материала: это могут быть отдельные слова предложения небольшие тексты. Языковый разбор основывается на рецептивной деятельности учащихся так как проводится на готовом языковом материале восприятие которого сквозь призму изученных понятий и правил и составляет суть метода. В зависимости от того какое умение отрабатывается различаются следующие виды...
76542. Методы практического изучения языка и обучения речи. Анализ текста на уроке русского языка 26.5 KB
  Анализ текста на уроке русского языка. Сочинение вид письменной школьной работы изложение своих мыслей знаний на заданную тему Анализ текста. анализ текста создаёт условия для формирования у школьников представления о языковой системе реализации внутрипредметных межуровневых а также метапредметных связей включает уроки русского языка в единую систему филологического образования. Определить тему и проблему текста 3.
76543. Урок как основная форма обучения. Основные свойства и структура урока 32.5 KB
  Урок как основная форма обучения. Основные свойства и структура урока. Классификация: урок объяснение новых знаний введение новых теоретических понятий уроки закрепления формирования умений и навыков урок повторения и обобщения урок контролирования или контрольный урок. комбинированный урок классический Классификация в соответствии с ведущим методом обучения: урок лекция урок семинар урок практикум урок зачетТак же выделяются уроки развития речи2 направления: развитие речи на уроке с любой темой то есть изучение грамматики и...
76545. Методика изучения раздела «фонетика, графика, орфоэпия». Цели, содержание, методы обучения 31 KB
  Необходимо при изучении словообразования: буквы имеющие два один звук. Цель изучения: осознаное усвоение звуковой системы языка; знакомство с орфоэпическими нормами СРЛЯ; формирование орфографических навыков.Задачи:Формирование основных фонетических понятий: звук слог ударение интонация; ать представление о русской графике как науке устанавливающей общие принципы передачи звучащей речи на письме; Развивать фонематический слух учащегося и на этой основе формировать орфографическую грамотность школьника; Закрепить умение обозначить звуки...
76546. Методика обучения лексике и фразеологии. Цели, содержание, методы обучения 34 KB
  Цель формирование представлений о лексико фразеологической системе русского языка; знакомство со лексическим и нормами русского литературного языка; обогащение словарного запаса учащихся; Задачи: формирование основных лексических понятий знакомство с разными способами пополнения словарного запаса научить школьников определять роль лексических и фразеологических единиц речи сформировать умение школьников использовать лексику и фразеологизмы в соответствии с лексич значением научить пользоваться разными видами словарей В начальной школе...
76547. Обзор лингвистических терминов по морфемике и словообразованию 27.5 KB
  Морфема служит для образования новых слов или форм слова и может воспроизводиться в составе слова. Выделить в составе слова его значимые части то есть морфемы корень приставка суффикс окончание В 56 классах школьники знакомится с морфемой и словообр системой как с элементами системы языка. На первых же уроках по изучению морфемики учащиеся учатся различать два понятия словообразование и словоизменение Корень слова основная морфема в которой заключено основное лексическое значение слова. Окончание флексия значимая часть слова изменяемая...