6 Uklad Pod i Nad okreslone Nieznany

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

POD- I NADOKREŚLONE

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

Budownictwo, studia I stopnia, semestr III

rok akademicki 2010/2011

Instytut L-5, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska

Ewa Pabisek

Adam Wosatko

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Układy równań pełnego rzędu

Dotychczas zajmowaliśmy się wyłącznie takimi układami równań
A x = b, w których macierze współczynników były kwadratowe A

n×n

.

*

A

x

n

n

b

=

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Definicja

Definicja podokreślnego układu równań

Układy równań o macierzach

A

m×n

, gdzie

m < n

, nazywamy

podokreślonymi

.

b

x

m

n

*

A

=

Układ równań o macierzy podokreślonej charakteryzuje się przede wszystkim
tym, że liczba równań m jest mniejsza od liczby niewiadomych n. Zatem
jest oczywiste, że rozwiązanie w takim przypadku

nie może być jednoznaczne

i należy oczekiwać, że niektóre z niewiadomych pozostaną nieokreślone tzn.,
że mogą przybierać dowolne wartości.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Sposób rozwiązania

Metoda Gaussa-Jordana

dla podokreślonych układów równań

Załóżmy, że zadanie można rozwiązać za pomocą metody
Gaussa-Jordana. Układ równań przekształcamy i doprowadzamy
do postaci:

=

x

*

b

0

m

n

I

A

0

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Sposób rozwiązania

Metoda Gaussa-Jordana

dla podokreślonych układów równań

Przekształcony układ równań możemy zapisać w następujący sposób:

I x

1

+ A

0

x

2

= b

0

n − m

x

m+1

x

m+2

..

.

x

n

x

m

x

1

x

2

I

..

.

m

m

m

=

+

b

0

A

0

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Postać rozwiązania

Rozwiązanie podokreślonego układu równań

Po przeniesieniu drugiego składnika lewej strony na stronę prawą
otrzymujemy poszukiwane rozwiązanie:

x

1

= b

0

A

0

x

2

n − m

x

m+1

x

m+2

..

.

x

n

m

=

x

1

x

2

..

.

x

m

b

0

A

0

Wartości niewiadomych, które tworzą wektor

x

2

= {x

m+1

, x

m+2

, · · · x

n

}

mogą być przyjmowane dowolnie

, natomiast wartości niewiadomych

x

1

= {x

1

, x

2

, · · · x

m

}

są już jednoznacznie określone.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Postać rozwiązania

Interpretacja graficzna rozwiązania

Rozwiązaniem zadania nie jest więc jeden określony punkt x

?

∈ R

n

, ale

tzw. rozmaitość liniowa n − m wymiarowa X

?

n−m

∈ R.

W przypadku, gdy n − m = 1 rozwiązaniem jest pewna prosta,
gdy n − m = 2 pewna płaszczyzna itd.

x

3

x

1

x

2

x

1

x

2

x

3

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Podokreślone układy równań

Przykład 1

Rozwiązać układ równań:

4 x

1

+

16 x

2

14 x

3

=

8

2 x

1

+

9 x

2

8 x

3

=

5



4

16

14

|

8

2

9

8

|

5





1

4

3.5

|

2

0

1

1

|

1





1

0

0.5

|

2

0

1

1

|

1



Rozwiązanie:

x

1

= 2.0 0.5 x

3

x

2

= 1.0 + x

3

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Podokreślone układy równań

Przykład 1 cd.

x

1

= 2.0 0.5x

3

x

2

= 1.0 + x

3

Otrzymane rozwiązanie określa

rozmaitość jednowymiarową

czyli prostą

nie przechodzącą przez początek układu współrzędnych.

3.0

2.0

1.5

−1.0

1.0

(1.5, 0.0, 1.0)

4.0

(2.0, −1.0, 0.0)

(0.0, 3.0, 4.0)

x

3

x

2

x

1

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Podokreślone układy równań

Przykład 2

Rozwiązać układ równań:

2x

1

+

6x

2

+

3x

3

=

6



2

6

3

|

6

  1 3 1.5 | 3 

Rozwiązanie:

x

1

= 3 3x

2

1.5x

3

Rozwiązaniem jest

rozmaitość liniowa dwuwymiarowa

czyli płaszczyzna nie przechodząca przez początek układu współrzędnych.

(0.0, 0.0, 2.0)

(3.0, 0.0, 0.0)

(0.0, 1.0, 0.0)

(0.0, 0.5, 1.0)

x

2

x

3

x

1

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Definicja

Definicja nadokreślnego układu równań

Nadokreślonym

układem równań A x = b nazywamy taki układ,

którego współczynniki tworzą macierz

A

m×n

, gdzie

m > n

.

=

x

b

m

n

A

*

Dla takiego układu liczba m równań jest większa od liczby
n niewiadomych. W przypadku układów nadokreślonych
możliwe są dwie sytuacje:

1

układ nie ma rozwiązania – jest sprzeczny,

2

układ ma rozwiązanie – nie jest sprzeczny.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Sposób rozwiązania

Metoda Gaussa-Jordana

dla nadokreślonych układów równań

Powstają w związku z tym dwa problemy:

1

jak rozstrzygnąć kwestię, czy układ ma rozwiązanie
i jak je ewentualnie znaleźć,

2

jak potraktować przypadek, gdy układ jest sprzeczny.

Po ponownym zastosowaniu algorytmu Gaussa-Jordana przekształcony
układ równań przyjmuje postać:

*

m

n

=

x

a)

b)

0

I

b

0

1

b

0

2

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Postać rozwiązania

Rozwiązanie nadokreślonego układu równań

Otrzymujemy dwa układy równań:

a)

I x = b

0
1

b)

0 = b

0
2

,

1

Jeżeli

b

0
2

= 0,

to rozwiązanie układu istnieje i ma postać

x = b

0
1

.

Spełnione są wszystkie równania.

2

Jeżeli

b

0
2

6= 0,

to układ równań jest sprzeczny, otrzymujemy bowiem

0 = b

0
2

6= 0

.

W przypadku, gdy układ równań jest sprzeczny mamy do czynienia
z sytuacją, w której nie istnieje punkt x ∈ R

n

o współrzędnych

spełniających wszystkie równania.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Postać rozwiązania

Interpretacja graficzna rozwiązania

W przypadku gdy x

?

∈ R

2

(wektor x oznaczymy

?

) to możemy podać

graficzną interpretację kolejnych równań w postaci odpowiednich prostych
na płaszczyźnie. Sprzeczność równań oznacza wtedy brak wspólnego
punktu przecięcia się reprezentujących je prostych na płaszczyźnie.

x

2

x

?

x

1

x

2

x

1

x

?

Można jednak postawić następujące pytanie:

Jaki punkt x

?

∈ R

2

jest najmniej odległy od wszystkich prostych?

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Poszukiwanie pseudorozwiązania

Pojęcie pseudorozwiązania

Punkt najmniej odległy od wszystkich prostych możemy uznać
za tzw.

pseudorozwiązanie

czyli za rozwiązanie rozumiane

w sensie uogólnionym (szerszym od dotychczasowego).

x

2

x

?

x

1

x

2

x

1

x

?

Dotychczasowe pojęcie rozwiązania staje się przy takim podejściu
przypadkiem szczególnym pseudorozwiązania - w którym odległość
punktu x

?

od wszystkich prostych wynosi zero.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Poszukiwanie pseudorozwiązania

Odległość punktu od prostych

Odległość r

i

punktu x ∈ R

n

od i-tej prostej staje się równa zeru, gdy jej

równanie zostaje spełnione przez współrzędne punktu x:

a

i 1

x

1

+ a

i 2

x

2

+ · · · + a

in

x

n

≡ b

i

,

i = 1, 2, . . . , m

Jako umowną odległość możemy przyjąć wielkość określoną
w następujący sposób:

r

i

= a

i 1

x

1

+ a

i 2

x

2

+ · · · + a

in

x

n

− b

i

,

i = 1, 2, . . . , m

czyli tzw.

residuum i-tego równania

.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Poszukiwanie pseudorozwiązania

Residdum - odległość punktu od prostych

Umowna odległość punktu x od wszystkich prostych może być w tym
przypadku określona np. wzorem:

R = r

2

1

+ r

2

2

+ · · · + r

2

m

,

m > n

x

2

x

?

x

1

x

2

x

1

x

?

R

=

0

R 6

=

0

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Poszukiwanie pseudorozwiązania

Przypadek dla 3 równań

Jeśli założymy m = 3 (liczba równań) oraz n = 2 (liczba niewiadomych) to:

r

i

= a

i 1

x

1

+ a

i 2

x

2

− b

i

przyjmując i = 1, 2, 3 otrzymujemy:

r

1

= a

11

x

1

+ a

12

x

2

− b

1

r

2

= a

21

x

1

+ a

22

x

2

− b

2

r

3

= a

31

x

1

+ a

32

x

2

− b

3

(1)

Funkcja R = r

2

1

+ r

2

2

+ r

2

3

osiąga minimum gdy:

∂R

∂x

1

= 2 (a

11

r

1

+ a

21

r

2

+ a

31

r

3

) = 0

∂R

∂x

2

= 2 (a

12

r

1

+ a

22

r

2

+ a

32

r

3

) = 0

(2)

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Poszukiwanie pseudorozwiązania

Przypadek dla 3 równań

Po podstawieniu (1) do (2) otrzymujemy:

(a

11

a

11

+ a

21

a

21

+ a

31

a

31

) x

1

+ (a

11

a

12

+ a

21

a

22

+ a

31

a

32

) x

2

= a

11

b

1

+ a

21

b

2

+ a

31

b

3

(a

12

a

11

+ a

22

a

21

+ a

32

a

31

) x

1

+ (a

12

a

12

+ a

22

a

22

+ a

32

a

32

) x

2

= a

12

b

1

+ a

22

b

2

+ a

32

b

3

czyli ostatecznie układ 2 równań z 2 niewiadomymi:

s

11

x

1

+ s

12

x

2

= t

1

s

21

x

1

+ s

22

x

2

= t

2

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Poszukiwanie pseudorozwiązania

Uogólnienie

Dla przypadku ogólnego można otrzymać następujący układ równań:

∂R

∂x

k

=

∂x

k

(

m

X

i =1

r

2

i

) =

m

X

i =1

∂r

2

i

∂x

k

= 2

m

X

i =1

r

i

∂r

i

∂x

k

=

2

m

X

i =1

a

ik

(a

i 1

x

1

+ a

i 2

x

2

+ · · · + a

in

x

n

) =

2 (s

k1

x

1

+ s

k2

x

2

+ · · · + s

kn

x

n

− t

k

) = 0

(3)

w którym

s

kj

=

m

X

i =1

a

ik

a

ij

,

t

k

=

m

X

i =1

a

ik

b

i

,

k, j = 1, 2, . . . , n,

lub w zapisie macierzowym:

S = A

T

A,

t = A

T

b.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Poszukiwanie pseudorozwiązania

Uogólnienie

Komplet warunków (3) koniecznych istnienia ekstremum funkcji R
przybiera więc postać zwykłego układu równań algebraicznych (n × n):

∂R

∂x

1

= s

11

x

1

+ s

12

x

2

+ · · · + s

1n

x

n

= t

1

∂R

∂x

2

= s

21

x

1

+ s

22

x

2

+ · · · + s

2n

x

n

= t

2

· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

∂R

∂x

n

= s

n1

x

1

+ s

n2

x

2

+ · · · + s

nn

x

n

= t

n

lub

S x = t.

Pseudorozwiązaniem wyjściowego, nadokreślonego układu równań jest
rozwiązanie powyższego układu i będziemy nazywać go rozwiązaniem
w sensie metody najmniejszych kwadratów.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Nadokreślone układy równań

Przykład 1

Rozwiązać nadokreślony układ równań:

x

1

+

2x

2

=

3

2x

1

+

4x

2

=

4

x

1

+

2x

2

=

5

Stosujemy algorytm Gaussa-Jordana

1

2

|

3

2

4

|

4

1

2

|

5

1

2

|

3

0

8

|

10

0

0

|

2

1

2

|

3

0

1

|

1.25

0

0

|

2

1

0

|

0.5

0

1

|

1.25

0

0

|

2

x

?

1

= 0.5,

x

?

2

= 1.25,

0 = 2(!!)

Układ równań jest sprzeczny (0 6= 2) tzn. że obliczone niewiadome
nie spełniają wszystkich równań. W związku z tym szukamy
pseudorozwiązania w sensie metody najmniejszych kwadratów.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Nadokreślone układy równań

Przykład 1 cd.

S = A

T

A =



1

2

1

2

4

2



1

2

2

4

1

2

=



6

4

4

24



t = A

T

b =



1

2

1

2

4

2



3
4
5

=



0

32



S x = t



6

4

4

24

 

x

1

x

2



=



0

32



(

x

?

1

= 1.0

x

?

2

= 1.5

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Nadokreślone układy równań

Przykład 1 cd.

S x = t



6

4

4

24

 

x

1

x

2



=



0

32



(

x

?

1

= 1.0

x

?

2

= 1.5

3.0

5.0

1.0

1.5

−2.0

1.0

2.5

x

?

x

1

x

2

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Nadokreślone układy równań

Przykład 2

Rozwiązać nadokreślony układ równań:

x

1

+

2x

2

=

3

2x

1

+

4x

2

=

4

x

1

+

2x

2

=

3

Stosujemy algorytm Gaussa-Jordana:

1

2

|

3

2

4

|

4

1

2

|

3

1

2

|

3

0

8

|

10

0

0

|

0

1

2

|

3

0

1

|

1.25

0

0

|

0

1

0

|

0.5

0

1

|

1.25

0

0

|

0

x

?

1

= 0.5, x

?

2

= 1.25, 0 = 0(!!)

Układ równań nie jest sprzeczny tzn. że obliczone niewiadome
spełniają wszystkie równania.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Nadokreślone układy równań

Przykład 2 cd.

Poszukajmy jednak pseudorozwiązania:

S = A

T

A =



1

2

1

2

4

2



1

2

2

4

1

2

=



6

4

4

24



t = A

T

b =



1

2

1

2

4

2



3
4
3

=



2

28



S x = t



6

4

4

24

 

x

1

x

2



=



2

28



(

x

?

1

= 0.5

x

?

2

= 1.25

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Nadokreślone układy równań

Przykład 2 cd.

S x = t



6

4

4

24

 

x

1

x

2



=



2

28



(

x

?

1

= 0.5

x

?

2

= 1.25

3.0

−2.0

1.0

1.25

0.5

1.5

x

2

x

1

x

?

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Rozważane dotychczas układy równań miały tę wspólną cechę,
że macierze ich współczynników A

m×n

były pełnego rzędu.

Własność ta charakteryzuje taką strukturę macierzy, dzięki której zawsze
istnieje conajmniej jeden jej niezerowy minor (podwyznacznik) stopnia
k = min(n, m).

W tym przypadku wszystkie wiersze macierzy podokreślonej (k = m),
lub wszystkie kolumny macierzy nadokreśloej (k = n), były liniowo
niezależne.

Ta własność macierzy A

m×n

pozwoliła na dokonanie przekształceń

za pomocą algorytmu Gaussa-Jordana.

Analizowanie i rozwiązywanie układów równań niepełnego rzędu wymaga,
w przypadku ogólnym, stosowania metody Gaussa-Jordana z pełnym
wyborem elementów podstawowych (przestawianie wierszy i kolumn
macierzy A).

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykład 1

Dany jest układ równań:

x

1

+

2x

2

=

4

x

1

+

2x

2

=

6

x

1

+

2x

2

=

8

Stosujemy algorytm Gaussa-Jordana:

1

2

|

4

1

2

|

6

1

2

|

8

1

2

|

4

0

0

|

2

0

0

|

4

.

Skąd wynika, że macierz A jest niepełnego rzędu: rz = 1, k = 2,
a układ równań jest sprzeczny: 0=2, 0=4.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykład 1 cd.

Celem znalezienia pseudorozwiązania obliczamy:

S = A

T

A =



1

1

1

2

2

2



1

2

1

2

1

2

=



3

6

6

12



,

t = A

T

b =



1

1

1

2

2

2



4
6
8

=



18
36



S x = t



3

6

6

12

 

x

1

x

2



=



18
36



(

x

?

1

= 6.0 2x

2

x

?

2

= 0.0

Otrzymane rozwiązanie jest rozmaitością jednowymiarową:

x =



x

1

x

2



,

x

?

1

= 6 2x

2

.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykład 1 cd.

Otrzymane rozwiązanie jest rozmaitością jednowymiarową:

x =



x

1

x

2



,

x

?

1

= 6 2x

2

.

3.0

4.0

2.0

4.0

6.0

8.0

x

1

x

2

x

?

1

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykład 2

Rozważmy układ równań:

x

1

+

2x

2

+

3x

3

=

1

x

1

+

2x

2

+

3x

3

=

2

Stosujemy algorytm Gaussa-Jordana:



1

2

3

|

1

1

2

3

|

2





1

2

3

|

1

0

0

0

|

1



.

Również i tym razem macierz A jest niepełnego rzędu,
rz = 1, k = 2, a układ jest sprzeczny: 0=1.

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykład 2 cd.

Wyznaczmy pseudorozwiązanie:

S = A

T

A =

1

1

2

2

3

3



1

2

3

1

2

3



=

2

4

6

4

8

12

6

12

18

,

t = A

T

b =

1

1

2

2

3

3



1
2



=

3
6
9

.

S x = t

2

4

6

4

8

12

6

12

18

x

1

x

2

x

3

=

3
6
9

x

?

1

+ 2x

2

+ 3x

3

= 1.5,

0 = 0

0 = 0

stąd:

x

?

1

= 1.5 2x

2

3x

3

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...

background image

Podokreślone układy równań

Nadokreślone układy równań

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykłady

Układy równań liniowych niepełnego rzędu

Przykład 2 cd.

x

?

1

= 1.5 2x

2

3x

3

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

000000000000000000

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

111111111111111111

x

2

x

3

x

1

x

?

1

MATEMATYKA STOSOWANA I METODY NUMERYCZNE

POD- I NADOKREŚLONE UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ...


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
131 166 ROZ w spr okreslenia Nieznany (2)
GMINNY PROGRAM OPIEKI NAD ZABYT Nieznany
407 E2AK2SP0 Warunki interwencji Uklad zasilania olejem napedowym Nieznany
ES lab uklad zaplonowy id 16347 Nieznany
uklady zasilania cygana, Charakteryst chydraul elem tlocz cygana, Układ tłoczący, przy określonym sk
7 UKLAD CHLONNY id 44983 Nieznany
106 116 ROZ w spr okresleni Nieznany (2)
Panstwowy nadzor nad bezpieczen Nieznany
2013 05 08 Pod Odpowid 28274 Nieznany (2)
Dzielenie lacza pod LINUXem NET Nieznany
pod-nad
Opieka pielegniarska nad chorym Nieznany
10 Uklad szkieletowy TSMid 106 Nieznany
Opieka ambulatoryjna nad kobiet Nieznany
SCIAGA ULICh, Hazard określa możliwosc powstania pod wpływem określonych zmian sygnałów wejściowych
Anglia pod panowaniem dynastii Nieznany (2)
pan t noce i dnia nad niemnem i Nieznany
mat pod id 282463 Nieznany
instrukcja uklad cyfrowy id 217 Nieznany

więcej podobnych podstron