86036 (597858)
Текст из файла
Тема 1. Система линейных уравнений
В общем случае система линейных уравнений с
неизвестными имеет вид
(1)
Через обозначены неизвестные, подлежащие определению, величины
, называемые коэффициентами системы, и величины
, называемые свободными членами, считаются известными. Решением системы (1) называют такую совокупность
чисел
, которая при подстановке в систему (1) на место неизвестных
обращает все уравнения системы в тождества. Система уравнений (1) либо не имеет решения, либо имеет единственное решение, либо имеет бесчисленное множество решений. Две системы линейных уравнений называются эквивалентными, если решение одной из них является решением другой и наоборот. Коэффициенты системы образуют матрицу, которую называют основной матрицей системы
.
Если , то матрица
является квадратной и ее определитель
называется определителем системы. Если определитель квадратной системы уравнений
то система имеет единственное решение, определяемое по формулам, называемых формулами Крамера:
Здесь - определитель системы,
определитель матрицы, получаемой из матрицы
заменой
го столбца столбцом ее свободных членов.
Пример 1. Решить систему линейных уравнений
Решение. Найдем определитель системы
=
Далее вычислим определитель , заменив первый столбец матрицы системы на столбец свободных членов
Аналогично находим определители :
Отсюда по формулам Крамера находим решение системы
Общую систему линейных уравнений вида (1) можно решить методом Гаусса - методом последовательного исключения неизвестных. Исключение неизвестных методом Гаусса удобно выполнять, осуществляя преобразования не с самими уравнениями, а с матрицей их коэффициентов, к которой справа добавлен столбец свободных членов
Полученную матрицу называют расширенной матрицей системы.
Элементарными преобразованиями строк матрицы называют:
Умножение всех элементов строки на число, не равное нулю.
Перестановка строк матрицы.
Прибавление к элементам строки соответствующих элементов другой строки, умноженных на общее произвольное число.
Метод Гаусса заключается в том, чтобы с помощью элементарных преобразований строк основную матрицу системы привести к ступенчатому (или треугольному) виду. Если вернуться к уравнениям, то это означает, что неизвестная
содержится только в первом уравнении, неизвестная
- только в первом и втором уравнении и т. д. Таким образом, неизвестные системы частично исключаются из исходных уравнений системы, а полученная новая система уравнений является эквивалентной исходной системе. Рассмотрим решение методом Гаусса на примерах.
Пример 2. Решить систему уравнений
(2)
Решение. Расширенная матрица системы имеет вид
(3)
Поменяем местами первую и вторую строку в матрице (3), чтобы получить
(в этом случае упрощаются последующие вычисления).
~
(4)
Символ “~” обозначает эквивалентность матриц. Умножим первую строку полученной матрицы (4) на число (-3) и прибавим соответственно к элементам второй строки, далее первую строку матрицы (4) умножим на число (-5) и прибавим к элементам третьей строки этой матрицы. В результате получим матрицу, которой соответствует система уравнений, содержащая неизвестную только в первом уравнении
~
. (5)
Так как в матрице (5) , то, умножая вторую строку этой матрицы на число (-5) и прибавляя ее к третьей строке, получим основную матрицу треугольного вида. Для упрощения разделим элементы последней строки на число (-11):
~
~
(6)
Расширенной матрице (6) соответствует следующая система уравнений, эквивалентная исходной системе (2)
Отсюда из третьего уравнения получаем . Подставляя найденное значение
во второе уравнение, определяем неизвестную
:
Наконец, после подстановки найденных значений в первое уравнение, находим неизвестную
:
Таким образом, решение системы единственное:
Пример 3. Решить систему уравнений
(7)
Решение. Запишем и преобразуем расширенную матрицу системы (7)
~
~
~ ~
~
~ ~
.
Расширенная матрица, полученная на последнем шаге путем вычитания из элементов четвертой строки соответствующих элементов третьей строки, содержит нулевую строку и имеет ступенчатый вид. Отсюда следует, что исходной системе уравнений эквивалентна система из трех уравнений с 4 неизвестными
Неизвестную перенесем в правые части уравнений
Отсюда определяем
Задавая переменной произвольное значение
, найдем бесконечное множество решений системы
Если расширенная матрица системы приведена к ступенчатому виду, когда в нулевой строке основной матрицы свободный член отличен от нуля, то система не имеет решения. Например, последняя строка имеет вид . Тогда соответствующее уравнение системы привелось к неверному равенству
Пример 4. Предприятие выпускает три вида товаров, при производстве которых используется три типа ресурсов: рабочая сила, сырье, оборудование. Нормы расхода каждого из них (в условных единицах) на производство единицы каждого товара и объем ресурсов на 1 день заданы таблицей 1.
Таблица 1
Вид ресурсов | Норма расхода ресурсов на производство ед. товара | Объем ресурсов на 1 день | ||
1 вид | 2 вид | 3 вид | ||
Рабочая сила | 1 | 1 | 2 | 800 |
Сырье | 3 | 2 | 4 | 1700 |
Оборудование | 2 | 1 | 3 | 1100 |
Найти ежедневный объем выпуска каждого товара.
Решение. Пусть - ежедневный выпуск соответственно товаров 1,2 и 3-го вида. Тогда в соответствии с нормами расхода ресурсов каждого типа имеем систему линейных уравнений, содержащих неизвестные
Решим ее методом Гаусса.
~
~
Отсюда находим , т.е. предприятие ежедневно выпускает 100 ед. товаров 1-го вида, 300 ед. товаров 2-го вида и 200 ед. товаров 3-го вида.
Задача для контрольной работы
Кондитерская фабрика специализируется на выпуске изделий трех видов. При этом используется сырье трех типов . Нормы расхода каждого из них на одно изделие и общий объем расхода сырья на 1 день заданы таблицей 2. Найти ежедневный объем выпуска каждого вида изделия, построив систему линейных уравнений и решая ее методом Гаусса и по формулам Крамера.
Таблица 2
Номер варианта | Вид сырья | Норма расхода сырья на 1 изделие | Объем расхода сырья | |||
Изделие 1 | Изделие 2 | Изделие 3 | ||||
1 | | 3 | 2 | 4 | 2000 | |
| 1 | 3 | 2 | 1100 | ||
| 2 | 5 | 1 | 1200 | ||
2 | | 4 | 1 | 3 | 1800 | |
| 1 | 2 | 5 | 2500 | ||
| 2 | 1 | 2 | 1200 | ||
3 | | 2 | 3 | 4 | 1400 | |
| 3 | 1 | 3 | 1000 | ||
| 1 | 2 | 3 | 1000 | ||
4 | | 1 | 5 | 2 | 1700 | |
| 2 | 3 | 1 | 1100 | ||
| 3 | 1 | 4 | 1700 | ||
5 | | 2 | 2 | 4 | 2200 | |
| 1 | 3 | 1 | 1300 | ||
| 3 | 1 | 2 | 1600 | ||
6 | | 1 | 3 | 3 | 1500 | |
| 3 | 1 | 1 | 900 | ||
| 2 | 2 | 4 | 1700 | ||
7 | | 4 | 2 | 1 | 1200 | |
| 3 | 3 | 2 | 1600 | ||
| 1 | 2 | 1 | 900 | ||
8 | | 1 | 2 | 2 | 1000 | |
| 3 | 1 | 2 | 1200 | ||
| 4 | 3 | 4 | 2200 | ||
9 | | 2 | 2 | 3 | 1000 | |
| 1 | 3 | 1 | 700 | ||
| 3 | 1 | 2 | 700 | ||
10 | | 1 | 3 | 4 | 2700 | |
| 2 | 1 | 3 | 1900 | ||
| 3 | 2 | 1 | 1600 |
Тема 2. Векторная алгебра
Характеристики
Тип файла документ
Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.
Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.
Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.