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

76312. Подколенная артерия, артерия голени, из топография, артериальная сеть коленного сустава 75.86 KB
  Подколенная артерия артерия голени из топография артериальная сеть коленного сустава. Подколенная артерия. Ветви: латеральная верхняя коленная артерия. genus superior lterlis к латеральной широкой и двухглавой мышцам бедра; медиальная верхняя коленная артерия.
76313. Нраужная подвздошная и бедренная артерии. Их топография, ветви и межсистемные анастомозы 16.28 KB
  Наружная подвздошная артерия a.iliaca externa, является продолжением a.iliaca communis опускается за брюшиной вдоль медиального края m.psoas major проходит под паховой связкой через lacuna vasorum на бедро под названием a.femoralis.
76316. Проблема коллатерального кровообращения и роль кафедры в ее разработке 28.98 KB
  Проблема коллатерального кровообращения и роль кафедры в ее разработке Коллатеральное кровообращениекк это процесс доставки крови по окольным путям кровотока в обход локальных нарушений проходимости магистральных сосудов. Основным источником развития коллатералей являются анастомозы сосудов.Вовлечение в окольный кровоток максимального колва сосудов до 5 суток 2. Стабилизация кк 28 мес Признаки сформировавшихся сосудовколлатералий: равномерное расширение просвета на протяжении всего анастомоза крупноволокнистая извилистость...
76317. Коллатерали — боковые или обходные пути кровотока 13.64 KB
  Для понимания коллатерального кровообращения необходимо знать те анастомозы которые соединяют между собой системы различных сосудов по которым устанавливается коллатеральный ток крови в случае их непроходимости. Анастомозы между ветвями крупных артериальных магистралей снабжаюших основные части тела аорта сонные артерии подключичные подвздошные артерии и др. Анастомозы между ветвями одной крупной артериальной магистрали ограничивающиеся пределами ее разветвления называются внутрисистемными. Не менее важны анастомозы между системами...
76318. Круги кровообращения. Особенности строения венозного русла печени 68.57 KB
  Большой круг кровообращения: Начало: левый желудочек сердца Аорта; оттуда кровь распространяется по всему телу. Верхняя и нижняя полая вены Правое предсердие Из правого предсердия кровь поступает в правый желудочек через трикуспидальный клапан откуда начинается малый круг кровообращения. Кровь поступает в желудочки; створки клапанов закрываются. Кровь проталкивается в аорту и лёгочный ствол.