Решение систем линейных уравнений

Понятие матрицы и ее определителя. Пример квадратной матрицы третьего порядка. Решение системы линейных уравнений при помощи метода Гаусса (представив систему в виде матрицы) и метода Крамера. Влияние выбора метода решения на конечный результат.

Рубрика Математика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 28.06.2012
Размер файла 205,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«Международный университет природы, общества и человека «Дубна»

Институт Системного Анализа и Управления

Кафедра Высшей и прикладной математики

КУРСОВАЯ РАБОТА

По «Линейной алгебре и аналитической геометрии»

ТЕМА:

Решение систем линейных уравнений

Выполнил:

студент 1017 группы I курса

факультета ИСАУ

Махлов Савелий Александрович

Руководители:

Зав. Кафедрой высшей математики,

доцент Копылова Татьяна Валерьевна

ст. преп. Возвышаева Н.А.

Содержание

  • Постановка задачи
  • Теоретическая часть
  • Практическая часть
  • Заключение
  • Список литературы

Постановка задачи

Решить Систему линейных уравнений при помощи метода Гаусса и через метод Крамера (вариант 82- 2)

Теоретическая часть

Матрица -- Таблица чисел, содержащая m строк и n столбцов. Числа (m,n) называются порядком, или размером матрицы. Если m=n, то матрица называется квадратной матрицей порядка n. Пример квадратной матрицы 3 порядка:

Ячейки называются главной диагональю матрицы, а ячейки называются ее побочной диагональю. Матрицы A и B называются равными, если имеют одинаковые порядки, и соответствующие элементы этих матриц равны, то есть A=B, если .

Определитель Матрицы -- число, соответствующее квадратной матрице, полученное путем ее преобразования по определенному правилу. Обозначается как det A. Вычисляется следующим образом (на примере квадратной матрицы 2-го порядка)

; det A=a11a22 - a12a21.

В общем случае (для квадратной матрицы порядка n) из элементов матрицы A сначала составляют все возможные произведения из n сомножителей каждое, содержащие по одному элементу из каждой строки и по одному элементу из каждого столбца, затем эти произведения складываются по определенному правилу.

Определитель матрицы, в которой вычеркнуты произвольная строка (напр. i-я), и произвольный столбец (напр. j-й), называется минором. Он имеет (n - 1)-й порядок, т. е. порядок на 1 меньше, нежели исходный определитель

Метод Гаусса - это метод последовательного исключения переменных, когда с помощью элементарных преобразований система уравнений приводится к равносильной системе ступенчатого вида, из которого последовательно, начиная с последних (по номеру) переменных, находятся все остальные переменные.

Пусть исходная система выглядит так:

Представим её в виде матриц:

С помощью элементарных преобразований матрицу A можно привести к диагональному виду.

Обратный ход метода Гаусса:

Метод Крамера (Правило Крамера) -- способ решения квадратных систем линейных алгебраических уравнений с ненулевым определителем основной матрицы (причем для таких уравнений решение существует и единственно). матрица линейный уравнение гаусс

Для системы n линейных уравнений с n неизвестными:

с определителем матрицы системы ?, отличным от нуля, решение записывается в виде:

где

(i-й столбец матрицы системы заменяется столбцом свободных членов)

Практическая часть

I. Конкретная система линейных уравнений

Решение системы линейных уравнений методом Гаусса

Представим систему линейных уравнений в виде матрицы:

12

4,7

-1,7

-1,9

0

-6,1

8,8

-13

-25

2,4

-8,3

1,6

12

10

5

6,3

-10

1

9,6

0

-7,1

-5

-0,49

-6,9

-9,9

0,43

-14

12

-7,3

-4,9

-11

-5,7

-9,8

-10

0

-25

-4,3

-3,7

14

-7,9

7,8

0

6,1

4,8

-5,9

-8,7

5,6

14

-5,5

0,41

-11

3,8

2,3

-30

6,1

3,9

7,4

3,2

-13

-11

0,4

11

-23

1,8

-11

-0,95

-7,9

-10

12

6

0

36

Поделим первую строку на 12, и далее, умножив первую строку на -2,4 складываем со второй строкой, умножив на -9,6 с третьей, на -12 с четвертой, на 4,3 с пятой, на 8,7 с шестой, на -6,1 с седьмой, на -1,8 с восьмой. Получаем:

1

0,39166667

-0,14167

-0,15833

0

-0,50833

0,733333

-1,08333

-2,08333

0

-9,24

1,94

12,38

10

6,22

4,54

-7,4

6

0

-3,76

-5,74

-3,48

-0,49

-2,02

-16,94

10,83

6

0

-12

-3,2

-9,1

-5,7

-3,7

-18,8

13

0

0

-2,01583333

13,39083

-8,58083

7,8

-2,18583

9,253333

0,141667

-14,8583

0

9,0075

12,7675

-6,8775

0,41

-15,4225

10,18

-7,125

-48,125

0

1,51083333

8,264167

4,165833

-13

-7,89917

-4,07333

17,60833

-10,2917

0

-11,705

-0,695

-7,615

-10

12,915

4,68

1,95

39,75

Поделим вторую строку на 9,24, и далее, умножив вторую строку на 3,76 складываем с третьей строкой, умножив на 12 с четвертой, на 2,01583333 с пятой, на -9,0075 с шестой, на -1,51083333 с седьмой, на 11,705 с восьмой.

Получаем новую матрицу:

1

0,39166667

-0,14167

-0,15833

0

-0,50833

0,733333

-1,08333

-2,08333

0

1

-0,20996

-1,33983

-1,08225

-0,67316

-0,49134

0,800866

-0,64935

0

0

-6,52944

-8,51775

-4,55926

-4,55108

-18,7874

13,84126

3,558442

0

0

-5,71948

-25,1779

-18,687

-11,7779

-24,6961

22,61039

-7,79221

0

0

12,9676

-11,2817

5,618362

-3,54281

8,26287

1,756079

-16,1673

0

0

14,65869

5,19099

10,15838

-9,35901

14,60576

-14,3388

-42,276

0

0

8,581376

6,190088

-11,3649

-6,88213

-3,331

16,39836

-9,31061

0

0

-3,15254

-23,2977

-22,6677

5,03566

-1,07116

11,32413

32,14935

Далее по аналогии:

1

0,39166667

-0,14167

-0,15833

0

-0,50833

0,733333

-1,08333

-2,08333

0

1

-0,20996

-1,33983

-1,08225

-0,67316

-0,49134

0,800866

-0,64935

0

0

1

1,304515

0,698263

0,69701

2,877345

-2,11982

-0,54498

0

0

0

-17,7168

-14,6933

-7,79139

-8,23918

10,4861

-10,9092

0

0

0

-28,1981

-3,43643

-12,5814

-29,0494

29,24509

-9,10018

0

0

0

-13,9315

-0,07724

-19,5763

-27,5723

16,73503

-34,2872

0

0

0

-5,00445

-17,357

-12,8634

-28,0226

34,58936

-4,63389

0

0

0

-19,1851

-20,4664

7,233014

7,999798

4,641298

30,43126

1

0,39166667

-0,14167

-0,15833

0

-0,50833

0,733333

-1,08333

-2,08333

0

1

-0,20996

-1,33983

-1,08225

-0,67316

-0,49134

0,800866

-0,64935

0

0

1

1,304515

0,698263

0,69701

2,877345

-2,11982

-0,54498

0

0

0

1

0,829345

0,439775

0,46505

-0,59187

0,615757

0

0

0

0

19,94953

-0,18053

-15,9358

12,55536

8,263027

0

0

0

0

11,47676

-13,4495

-21,0935

8,489344

-25,7088

0

0

0

0

-13,2065

-10,6626

-25,6953

31,62736

-1,55236

0

0

0

0

-4,55536

15,67015

16,92184

-6,71388

42,24465

1

0,39166667

-0,14167

-0,15833

0

-0,50833

0,733333

-1,08333

-2,08333

0

1

-0,20996

-1,33983

-1,08225

-0,67316

-0,49134

0,800866

-0,64935

0

0

1

1,304515

0,698263

0,69701

2,877345

-2,11982

-0,54498

0

0

0

1

0,829345

0,439775

0,46505

-0,59187

0,615757

0

0

0

0

1

-0,00905

-0,79881

0,629356

0,414196

0

0

0

0

0

-13,3457

-11,9258

1,266377

-30,4624

0

0

0

0

0

-10,7821

-36,2448

39,93898

3,91774

0

0

0

0

0

15,62892

13,28299

-3,84694

44,13147

1

0,39166667

-0,14167

-0,15833

0

-0,50833

0,733333

-1,08333

-2,08333

0

1

-0,20996

-1,33983

-1,08225

-0,67316

-0,49134

0,800866

-0,64935

0

0

1

1,304515

0,698263

0,69701

2,877345

-2,11982

-0,54498

0

0

0

1

0,829345

0,439775

0,46505

-0,59187

0,615757

0

0

0

0

1

-0,00905

-0,79881

0,629356

0,414196

0

0

0

0

0

1

0,893605

-0,09489

2,282568

0

0

0

0

0

0

-26,6098

38,91586

28,52867

0

0

0

0

0

0

-0,6831

-2,36391

8,457376

1

0,39166667

-0,14167

-0,15833

0

-0,50833

0,733333

-1,08333

-2,08333

0

1

-0,20996

-1,33983

-1,08225

-0,67316

-0,49134

0,800866

-0,64935

0

0

1

1,304515

0,698263

0,69701

2,877345

-2,11982

-0,54498

0

0

0

1

0,829345

0,439775

0,46505

-0,59187

0,615757

0

0

0

0

1

-0,00905

-0,79881

0,629356

0,414196

0

0

0

0

0

1

0,893605

-0,09489

2,282568

0

0

0

0

0

0

1

-1,46246

-1,07211

0

0

0

0

0

0

0

-3,36292

7,725015

1

0,39166667

-0,14167

-0,15833

0

-0,50833

0,733333

-1,08333

-2,08333

0

1

-0,20996

-1,33983

-1,08225

-0,67316

-0,49134

0,800866

-0,64935

0

0

1

1,304515

0,698263

0,69701

2,877345

-2,11982

-0,54498

0

0

0

1

0,829345

0,439775

0,46505

-0,59187

0,615757

0

0

0

0

1

-0,00905

-0,79881

0,629356

0,414196

0

0

0

0

0

1

0,893605

-0,09489

2,282568

0

0

0

0

0

0

1

-1,46246

-1,07211

0

0

0

0

0

0

0

1

-2,29711

Теперь при помощи «обратного хода» найдем неизвестные:

x1=

38,9164615

x2=

36,6211551

x3=

12,3757444

x4=

-7,24450326

x5=

12,5899265

x6=

9,38223372

x7=

-13,769679

x8=

-9,78120737

Решение системы линейных уравнений методом Крамера

12

4,7

-1,7

-1,9

0

-6,1

8,8

-13

-25

2,4

-8,3

1,6

12

10

5

6,3

-10

1

9,6

0

-7,1

-5

-0,49

-6,9

-9,9

0,43

-14

12

-7,3

-4,9

-11

-5,7

-9,8

-10

0

-25

-4,3

-3,7

14

-7,9

7,8

0

6,1

4,8

-5,9

-8,7

5,6

14

-5,5

0,41

-11

3,8

2,3

-30

6,1

3,9

7,4

3,2

-13

-11

0,4

11

-23

1,8

-11

-0,95

-7,9

-10

12

6

0

36

det A= 305594473

Заменим первый столбец матрицы, и высчитаем определитель (det A1)

-25

4,7

-1,7

-1,9

0

-6,1

8,8

-13

-25

1

-8,3

1,6

12

10

5

6,3

-10

1

-14

0

-7,1

-5

-0,49

-6,9

-9,9

0,43

-14

-25

-7,3

-4,9

-11

-5,7

-9,8

-10

0

-25

-5,9

-3,7

14

-7,9

7,8

0

6,1

4,8

-5,9

-30

5,6

14

-5,5

0,41

-11

3,8

2,3

-30

-23

3,9

7,4

3,2

-13

-11

0,4

11

-23

36

-11

-0,95

-7,9

-10

12

6

0

36

Отсюда вычислим

Далее по аналогии заменим второй столбец матрицы, и высчитаем определитель () итд.

12

-25

-1,7

-1,9

0

-6,1

8,8

-13

-25

2,4

1

1,6

12

10

5

6,3

-10

1

9,6

-14

-7,1

-5

-0,49

-6,9

-9,9

0,43

-14

12

-25

-4,9

-11

-5,7

-9,8

-10

0

-25

-4,3

-5,9

14

-7,9

7,8

0

6,1

4,8

-5,9

-8,7

-30

14

-5,5

0,41

-11

3,8

2,3

-30

6,1

-23

7,4

3,2

-13

-11

0,4

11

-23

1,8

36

-0,95

-7,9

-10

12

6

0

36

Определитель

679335234,6

X2=

2,222995815

12

4,7

-25

-1,9

0

-6,1

8,8

-13

-25

2,4

-8,3

1

12

10

5

6,3

-10

1

9,6

0

-14

-5

-0,49

-6,9

-9,9

0,43

-14

12

-7,3

-25

-11

-5,7

-9,8

-10

0

-25

-4,3

-3,7

-5,9

-7,9

7,8

0

6,1

4,8

-5,9

-8,7

5,6

-30

-5,5

0,41

-11

3,8

2,3

-30

6,1

3,9

-23

3,2

-13

-11

0,4

11

-23

1,8

-11

36

-7,9

-10

12

6

0

36

Определитель

1299386781

X3=

4,251996996

12

4,7

-1,7

-25

0

-6,1

8,8

-13

-25

2,4

-8,3

1,6

1

10

5

6,3

-10

1

9,6

0

-7,1

-14

-0,49

-6,9

-9,9

0,43

-14

12

-7,3

-4,9

-25

-5,7

-9,8

-10

0

-25

-4,3

-3,7

14

-5,9

7,8

0

6,1

4,8

-5,9

-8,7

5,6

14

-30

0,41

-11

3,8

2,3

-30

6,1

3,9

7,4

-23

-13

-11

0,4

11

-23

1,8

-11

-0,95

36

-10

12

6

0

36

Определитель

4796433,406

X4=

0,015695419

12

4,7

-1,7

-1,9

-25

-6,1

8,8

-13

-25

2,4

-8,3

1,6

12

1

5

6,3

-10

1

9,6

0

-7,1

-5

-14

-6,9

-9,9

0,43

-14

12

-7,3

-4,9

-11

-25

-9,8

-10

0

-25

-4,3

-3,7

14

-7,9

-5,9

0

6,1

4,8

-5,9

-8,7

5,6

14

-5,5

-30

-11

3,8

2,3

-30

6,1

3,9

7,4

3,2

-23

-11

0,4

11

-23

1,8

-11

-0,95

-7,9

36

12

6

0

36

Определитель

-496757380,1

X5=

-1,625544386

12

4,7

-1,7

-1,9

0

-25

8,8

-13

-25

2,4

-8,3

1,6

12

10

1

6,3

-10

1

9,6

0

-7,1

-5

-0,49

-14

-9,9

0,43

-14

12

-7,3

-4,9

-11

-5,7

-25

-10

0

-25

-4,3

-3,7

14

-7,9

7,8

-5,9

6,1

4,8

-5,9

-8,7

5,6

14

-5,5

0,41

-30

3,8

2,3

-30

6,1

3,9

7,4

3,2

-13

-23

0,4

11

-23

1,8

-11

-0,95

-7,9

-10

36

6

0

36

Определитель

1841101860

X6=

6,024656931

12

4,7

-1,7

-1,9

0

-6,1

-25

-13

-25

2,4

-8,3

1,6

12

10

5

1

-10

1

9,6

0

-7,1

-5

-0,49

-6,9

-14

0,43

-14

12

-7,3

-4,9

-11

-5,7

-9,8

-25

0

-25

-4,3

-3,7

14

-7,9

7,8

0

-5,9

4,8

-5,9

-8,7

5,6

14

-5,5

0,41

-11

-30

2,3

-30

6,1

3,9

7,4

3,2

-13

-11

-23

11

-23

1,8

-11

-0,95

-7,9

-10

12

36

0

36

Определитель

-1354259550

X7=

-4,431557733

12

4,7

-1,7

-1,9

0

-6,1

8,8

-25

2,4

-8,3

1,6

12

10

5

6,3

1

9,6

0

-7,1

-5

-0,49

-6,9

-9,9

-14

12

-7,3

-4,9

-11

-5,7

-9,8

-10

-25

-4,3

-3,7

14

-7,9

7,8

0

6,1

-5,9

-8,7

5,6

14

-5,5

0,41

-11

3,8

-30

6,1

3,9

7,4

3,2

-13

-11

0,4

-23

1,8

-11

-0,95

-7,9

-10

12

6

36

Определитель

-701985512,8

X8=

-2,297114558

x1=

1,47464683

x2=

2,22299582

x3=

4,251997

x4=

0,01569542

x5=

-1,62554439

x6=

6,02465693

x7=

-4,43155773

x8=

-2,29711456

Заключение

Мы выяснили, что выбор метода решения не влияет на конечный результат, так как ответы, полученные вследствие решения различными методами совпадают.

Список литературы

1. В.А. Ильин, Э.Г. Поздняк; Линейная Алгебра; 4 изд.; Москва ФизМатЛит 2002г.; стр. 12, §1.1

2. Л.И. Лопатников; Экономико-математический словарь: Словарь современной экономической науки; 5-е изд., перераб. и доп.; Москва: Дело, 2003. (эл. версия: http://slovari.yandex.ru/определитель%20матрицы/Лопатников/Определитель%20матрицы/)

3. http://ru.wikipedia.org/wiki/Метод_Гаусса

4. http://ru.math.wikia.com/wiki/Метод_Крамера

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Основные правила решения системы заданных уравнений методом Гаусса с минимизацией невязки и методом простых итераций. Понятие исходной матрицы; нахождение определителя для матрицы коэффициентов. Пример составления блок-схемы метода минимизации невязок.

    лабораторная работа [264,1 K], добавлен 24.09.2014

  • Метод Гаусса - последовательное исключение переменных из системы уравнений. Определение понятия расширенной матрицы. Метод Крамера, расчет определителя системы. Метод обратной матрицы. Расчет алгебраических дополнений для элементов полученной матрицы.

    презентация [184,4 K], добавлен 21.09.2013

  • Рассмотрение систем линейных алгебраических уравнений общего вида. Сущность теорем и их доказательство. Особенность трапецеидальной матрицы. Решение однородных и неоднородных линейных алгебраических уравнений, их отличия и применение метода Гаусса.

    реферат [66,4 K], добавлен 14.08.2009

  • Понятие матрицы. Метод Гаусса. Виды матриц. Метод Крамера решения линейных систем. Действия над матрицами: сложение, умножение. Решение систем линейных уравнений методом Гаусса. Элементарные пребразования систем. Математические перобразования.

    лекция [45,4 K], добавлен 02.06.2008

  • Решение системы линейных уравнений по правилу Крамера и с помощью обратной матрицы. Нахождение ранга матрицы. Вычисление определителя с помощью теоремы Лапласа. Исследование на совместимость системы уравнений, нахождение общего решения методом Гауса.

    контрольная работа [97,3 K], добавлен 24.05.2009

  • Сущность и содержание метода Крамера как способа решения квадратных систем линейных алгебраических уравнений с ненулевым определителем основной матрицы. Содержание основных правил Крамера, сферы и особенности их практического применения в математике.

    презентация [987,7 K], добавлен 22.11.2014

  • Разложение определителя 4-го порядка. Проверка с помощью функции МОПРЕД() в программе Microsoft Excel. Нахождение обратной матрицы. Решение системы линейных уравнений методом обратной матрицы и методом Гаусса. Составление общего уравнения плоскости.

    контрольная работа [138,7 K], добавлен 05.07.2015

  • Исследование метода квадратных корней для симметричной матрицы как одного из методов решения систем линейных алгебраических уравнений. Анализ различных параметров матрицы и их влияния на точность решения: мерность, обусловленность и разряженность.

    курсовая работа [59,8 K], добавлен 27.03.2011

  • Выполнение действий над матрицами. Определение обратной матрицы. Решение матричных уравнений и системы уравнений матричным способом, используя алгебраические дополнения. Исследование и решение системы линейных уравнений методом Крамера и Гаусса.

    контрольная работа [63,2 K], добавлен 24.10.2010

  • Линейные операции над матрицами. Умножение и вычисление произведения матриц. Приведение матрицы к ступенчатому виду и вычисление ранга матрицы. Вычисление обратной матрицы и определителя матрицы, а также решение систем линейных уравнений методом Гаусса.

    учебное пособие [658,4 K], добавлен 26.01.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.