РефератыМатематикаРеРешение матриц

Решение матриц

Умножение


Умножение матриц (Произведение матриц):


Операция умножения двух матриц
вводится только для случая, когда число столбцов первой матрицы
равно числу строк второй матрицы
.


Это условие не выполняется, произведение АВ не существует.


Произведение матрицы и вектора А

b

:



Скалярное произведение векторов (

b

,с):



Найти определитель матрицы А:


В частности, формула вычисления определителя матрицы такова:



= a
11
a
22
a
33
− a
11
a
23
a
32
− a
12
a
21
a
33
+ a
12
a
23
a
31
+ a
13
a
21
a
32
− a
13
a
22
a
31


=2*(-4)*5 – 2*4*2 – (-2)*5*5 + (-2)*4*(-1) +(-1)*5*2 – (-1)*(-4)*(-1) = -40 – 16 +50 + 8 – 10 + 4 = -4


Найти обратную матрицу А-1
:


Решение
.



Определитель введенной Вами матрицы равен:



Определитель не равен нулю, следовательно обратная матрица
существует.


Допишем к исходной матрице единичную матрицу справа.



Начнем приведение левой квадратной матрицы к единичному виду. При помощи элементарных преобразований
уберем все коэффициенты ниже главной диагонали.


Вычтем 1 - ую строку из всех строк, которые находятся ниже нее. Это действие не противоречит элементарным преобразованиям матрицы.



Вычтем 2 - ую строку из всех строк, которые находятся ниже нее. Это действие не противоречит элементарным преобразованиям матрицы.



Приведем все коэффициенты на главной диагонали матрицы к 1. Поделим каждую строку матрицы на коэффициент этой строки находящийся на главной диагонали, если он не равен 1.



Приведем все коэффициенты выше главной диагонали к 0, при помощи элементарных преобразований.


Вычтем 3 - ую строку из всех строк, которые находятся выше нее. Это действие не противоречит элементарным преобразованиям матрицы.



Вычтем 2 - ую строку из всех строк, которые находятся выше нее. Это действие не противоречит элементарным преобразованиям матрицы.



Ответ
.


Как уже ранее упоминалось, мы при помощи элементарных преобразований переместили единичную матрицу из правой части в левую, при этом не нарушив ни одного правила работы с матрица.


Квадратная матрица, которую Вы видите справа и есть обратная матрица к введенной Вами
.



Решение системы уравнений Ах=

b

:


Условие



Решение


Найдем определитель главной матрицы, составленной из коэффициентов при X1 - n
:



Определитель главной матрицы системы уравнений не равен нулю, следовательно данная система уравнений имеет единственное решение. Найдем его. Достоим главный определитель системы уравнений еще одним столбцом, в который вставим значения за знаком равенства.



Теперь последовательно, при помощи элементарных преобразований
преобраз

уем левую часть матрицы (3 × 3) до треугольного вида (обнулим все коэффициенты находящиеся не на главной диагонали, а коэффициенты на главной диагонали преобразуем до единиц).


Вычтем 1 - ую строку из всех строк, которые находятся ниже нее. Это действие не противоречит элементарным преобразованиям матрицы.



Вычтем 2 - ую строку из всех строк, которые находятся ниже нее. Это действие не противоречит элементарным преобразованиям матрицы.



Вычтем 3 - ую строку из всех строк, которые находятся выше нее. Это действие не противоречит элементарным преобразованиям матрицы.



Вычтем 2 - ую строку из всех строк, которые находятся выше нее. Это действие не противоречит элементарным преобразованиям матрицы.



Приведем все коэффициенты на главной диагонали матрицы к 1. Поделим каждую строку матрицы на коэффициент этой строки находящийся на главной диагонали, если он не равен 1.



Ответ
.


Числа получившиеся правее единичной матрицы и будут решением Вашей системы уравнений.



Элементарные преобразования матрицы


Элементарными преобразованиями матрицы
называются следующие преобразования: 1) умножение строки матрицы
на число, отличное от нуля; 2) прибавление к одной строке матрицы
другой строки; 3) перестановка строк; 4) вычеркивание (удаление) одной из одинаковых строк (столбцов); 5) транспонирование матрицы
;


Те же операции, применяемые для столбцов матрицы
, также называются элементарными преобразованиями. С помощью элементарных преобразований можно к какой-либо строке или столбцу матрицы
прибавить линейную комбинацию остальных строк (столбцов).


Начинаем решать вот такую систему уравнений методом Гаусса



Определитель основной матрицы равен -4


Хотим сделать элемент [1,1] равным 1. Разделили всю строку 1
на элемент [1,1]=2.



Сделали в 1 строке
элемент 1 единичным.


Обнулим 1 столбец: Из 2 строки
вычли 1 строку
, умноженную на элемент [1,2]=5.



Из 3 строки
вычли 1 строку
, умноженную на элемент [1,3]=-1.



Преобразование 1 столбца сделали.


Хотим сделать элемент [2,2] равным 1. Разделили всю строку 2
на элемент [2,2]=1.



Сделали в 2 строке
элемент 2 единичным.


Обнулим 2 столбец: Из 1 строки
вычли 2 строку
, умноженную на элемент [2,1]=-1.



Из 3 строки
вычли 2 строку
, умноженную на элемент [2,3]=1.



Преобразование 2 столбца сделали.


Хотим сделать элемент [3,3] равным 1. Разделили всю строку 3
на элемент [3,3]=-2.



Сделали в 3 строке
элемент 3 единичным.


Из 1 строки
вычли 3 строку
, умноженную на элемент [3,1]=6.



Из 2 строки
вычли 3 строку
, умноженную на элемент [3,2]=6.5.



Преобразование 3 столбца сделали.


Ну вот вроде и все. Решение содержится в правом столбце: Быстренько сделаем проверку: Исходная матрица:



Подставим в исходную матрицу полученные решения: в квадратных скобках элементы матрицы, в круглых решения системы уравнений


Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Решение матриц

Слов:837
Символов:7392
Размер:14.44 Кб.