Gaussova metóda pre riešenie SLAE

V tejto publikácii zvážime, čo je Gaussova metóda, prečo je potrebná a aký je jej princíp. Na praktickom príklade si tiež ukážeme, ako možno metódu aplikovať na riešenie sústavy lineárnych rovníc.

obsah

Popis Gaussovej metódy

Gaussova metóda je klasická metóda postupnej eliminácie premenných používaná na riešenie . Je pomenovaná po nemeckom matematikovi Carlovi Friedrichovi Gaussovi (1777-1885).

Najprv si však pripomeňme, že SLAU môže:

  • mať jedno riešenie;
  • mať nekonečný počet riešení;
  • byť nezlučiteľné, tj nemajú žiadne riešenia.

Praktické výhody

Gaussova metóda je skvelý spôsob, ako vyriešiť SLAE, ktorý obsahuje viac ako tri lineárne rovnice, ako aj systémy, ktoré nie sú štvorcové.

Princíp Gaussovej metódy

Metóda zahŕňa nasledujúce kroky:

  1. rovno – rozšírená matica zodpovedajúca sústave rovníc je mimo riadkov redukovaná na horný trojuholníkový (stupňovitý) tvar, tj pod hlavnou uhlopriečkou by mali byť len prvky rovné nule.
  2. späť – vo výslednej matici sú aj prvky nad hlavnou uhlopriečkou nastavené na nulu (dolný trojuholníkový pohľad).

Príklad riešenia SLAE

Vyriešme sústavu lineárnych rovníc nižšie pomocou Gaussovej metódy.

Gaussova metóda pre riešenie SLAE

Riešenie

1. Na začiatok uvádzame SLAE vo forme rozšírenej matice.

Gaussova metóda pre riešenie SLAE

2. Teraz je našou úlohou vynulovať všetky prvky pod hlavnou uhlopriečkou. Ďalšie akcie závisia od konkrétnej matice, nižšie popíšeme tie, ktoré sa vzťahujú na náš prípad. Najprv vymeníme riadky, čím umiestnime ich prvé prvky vo vzostupnom poradí.

Gaussova metóda pre riešenie SLAE

3. Odčítajte od druhého riadku dvakrát prvý a od tretieho - strojnásobte prvý.

Gaussova metóda pre riešenie SLAE

4. Pridajte druhý riadok k tretiemu riadku.

Gaussova metóda pre riešenie SLAE

5. Odčítajte druhý riadok od prvého riadku a súčasne vydeľte tretí riadok -10.

Gaussova metóda pre riešenie SLAE

6. Prvá etapa je dokončená. Teraz musíme dostať nulové prvky nad hlavnú uhlopriečku. Ak to chcete urobiť, odpočítajte tretí vynásobený 7 od prvého riadku a pridajte tretí vynásobený 5 k druhému.

Gaussova metóda pre riešenie SLAE

7. Výsledná rozšírená matica vyzerá takto:

Gaussova metóda pre riešenie SLAE

8. Zodpovedá sústave rovníc:

Gaussova metóda pre riešenie SLAE

Odpoveď: koreňový SLAU: x = 2, y = 3, z = 1.

Nechaj odpoveď