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第二章 矩阵
线性方程组是线性代数研究的重要对象之一. 在这一节里,我们讨论线性方程组的高斯消元解法,解的判定。
解线性方程组的高斯消元法
※ 用克莱姆法则求解线性方程组时,必须满足:
①方程的个数=未知量的个数;
②系数矩阵的行列式不等于零。
且计算量是比较大的.
用消元法可以较以便的求解和讨论解的多种状况。
对符合或不符合上面两个条件的一般的线性方程组,需考虑:
①鉴别与否有解?
②有解时,有多少解?
③怎样求出所有解?
有无穷多解时,解之间的关系要用到3章的n维向量。
一、 线性方程组的概念
本节讨论m个方程,n个未知量的线性方程组:
※ 当常数项不全为零时,称为非齐次的线性方程组,当常数项全为零时,称为齐次的线性方程组,即
常数项
系数
常数项
假如方程组中的未知量x1, x2, … ,xn的一组x1 = c1, x2= c2, … ,xn= cn值代入方程组的每个方程,都成为恒等式,则称这组值为方程组的一组解;所有解的集合称为解集合(或解集)。
假如两个方程组的解集合相等,则称这两个方程组为同解方程组或两个方程组同解。
线性方程组
的解取决于
常数项
系数
性方程组的研究可转化为对这个矩阵的研究。
线性方程组的系数与常数项按原位置可排为
线性方程组与否有解,有解时,解是什么等问题,完全由这个矩阵来确定。因此,对线
※ 线性方程组的矩阵形式
系数和常数项按次序构成如下的矩阵:
对线性方程组
记
方程组的等价矩阵形式为:
则称A为系数矩阵,
为增广矩阵;
※ 线性方程组与增广矩阵一一对应。
记
下面讨论消元法:
1. 线性方程组的初等变换
对线性方程方程组实行如下三种变换
(1) 互换某两个方程的位置;
(2) 用一种非零常数k乘某一种方程的两边;
(3) 将一种方程的k倍加到另一种方程上去.
,下面运用矩阵初等变换来解线性方程组。
二、线性方程组的消元解法
就是运用方程组的初等变换将原方程组化为阶梯形方程组(对应的增广矩阵为行阶梯形矩阵),从而求出其解。
例1 解下列线性方程组:
2. 消元法的详细做法及类型
※考察唯一解时系数矩阵与增广矩阵秩的关系。