układ równań liniowych wykład


16. UKAADY RÓWNAC LINIOWYCH
16.1. Podstawowe pojęcia
" Ogólna postać układu m równań liniowych o n niewiadomych jest następująca:
a11x1 + a12 x2 + ... + a1n xn = b1
Å„Å‚
ôÅ‚
a21x1 + a22 x2 + ... + a2n xn = b2
ôÅ‚
.......................................... (1),
òÅ‚
ôÅ‚a x1 + am2 x2 + ... + amn xn = bm
m1
ôÅ‚
ół
gdzie:
xj - niewiadome (j=1,2,...,n)
aij - współczynniki przy niewiadomych, są dowolnymi liczbami rzeczywistymi (i=1,2,..,m;
j=1,2,...,n)
bi - wyrazy wolne, sÄ… dowolnymi liczbami rzeczywistymi (i=1,2,..,m)
" Postać macierzowa układu (1) jest następująca:
x1 b1
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
a11 a12 ... a1n
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚x śł ïÅ‚b śł
ïÅ‚a21 a22 ... a2n śł
2 2
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
" = (AX=B)
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ïÅ‚... ... ... ... śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ïÅ‚ am2 ... amn ûÅ‚
śł
ðÅ‚am1
ðÅ‚xn ûÅ‚ ðÅ‚bm ûÅ‚
A
X B
macierz macierz kolumnowa kolumna wyrazów
współczynników niewiadomych wolnych
PRZYKLAD 79
îÅ‚x1 Å‚Å‚
x1 + 4x3 = 8 1 0 4 8
Å„Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚ śł
òÅ‚- 5x1 + x2 = -1
ïÅ‚- 5 1 0śł Å" ïÅ‚x śł = ïÅ‚- 1śł .
2
ół ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
ïÅ‚x3 śł
ðÅ‚ ûÅ‚
B
A
X
b1
îÅ‚a11 a12 ... a1n Å‚Å‚
ïÅ‚a a22 ... a2n b2 śł
21
ïÅ‚ śł
MacierzU = nazywamy macierzą uzupełnioną układu
ïÅ‚ śł
... ... ... ... ...
ïÅ‚am1 am2 ... amn śł
bm ûÅ‚
ðÅ‚
równań
PRZYKLAD 80
x1 + 4x3 = 8
Å„Å‚ îÅ‚ 1 0 4 8 Å‚Å‚
U =
òÅ‚- 5x1 + x2 = -1
ïÅ‚- 5 1 0 - 1śł .
ół
ðÅ‚ ûÅ‚
Opracowała: K. Sokołowska 78
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
" Postać wektorowa układu (1) jest następująca:
a11 a12 a1n b1
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚ śłx + ïÅ‚ śłx + ... + ïÅ‚ śłx = ïÅ‚ śł
1 2 n
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ðÅ‚am1 ûÅ‚ ðÅ‚am2 ûÅ‚ ðÅ‚amn ûÅ‚ ðÅ‚bm ûÅ‚
" Układ (1) nazywamy układem niejednorodnym, gdy co najmniej jedna z liczb
b1 ,b2 ,...,bn `" 0 . Gdy b1 = b2 = ... = bn = 0 , układ ten nazywamy układem jednorodnym.
" Ze względu na ilość rozwiązań układy równań klasyfikujemy następująco
1.układ sprzeczny - nie istnieje żadne rozwiązanie,
2.układ oznaczony - istnieje dokładnie jedno rozwiązanie,
3.układ nieoznaczony - istnieje nieskończenie wiele rozwiązań.
16.2. Metody rozwiązywania układów równań
16.2.1. Rozwiązywanie układów równań liniowych metodą Cramera
" Układ (1) jest układem Cramera wtedy i tylko wtedy gdy
- m=n - liczba równań jest równa liczbie niewiadomych
- det A `" 0 - macierz A jest macierzÄ… nieosobliwÄ…
" Układ Cramera ma dokładnie jedno rozwiązanie, które można wyrazić wzorem
Wk
xk = k = 1,...,n ,
W
gdzie W - wyznacznik macierzy A
Wk - wyznacznik utworzony z wyznacznika W przez zastÄ…pienie k - tej kolumny
kolumną wyrazów wolnych b1,b2 ,...,bn .
PRZYKLAD 81
Rozwiążmy układ
x + y
Å„Å‚ - 2z =-3
ôÅ‚
x - y + z = 2
òÅ‚
ôÅ‚2x + y - z = 1
ół
1 1 -2
Ponieważ W = 1 -1 1 = -3 `" 0 , n=m=3, więc układ jest układem Cramera.
2 1 -1
ObliczmyWx,,Wy,Wz :
-3 1 -2 1 -3 -2 1 1 -3
Wx = 2 -1 1 = -3,Wy = 1 2 1 = -6 ,Wz = 1 -1 2 =-9
1 1 -1 2 1 -1 2 1 1
Opracowała: K. Sokołowska 79
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
Wy -6
Wx -3 Wz -9
Mamy więc x = = = 1, y = = = 2 , z = = = 3.
W -3 W -3 W -3
" Ilość rozwiązań układu Cramera:
- W `" 0- istnieje dokładnie jedno rozwiązanie układu,
- W=0, Wx, Wy nie są jednocześnie równe zeru  brak rozwiązań
- W=Wx=Wy=0  nieskończenie wiele rozwiązań (lub brak rozwiązań).
16.2.2. Rozwiązywanie układu równań metodą macierzową
" Jeżeli układ równań AX = B jest układem Cramera, to układ ten ma dokładnie jedno
rozwiÄ…zanie dane wzorem X = A-1 Å" B .
- Rozwiązanie to wynika stad, ze dla układu Cramera istnieje macierz odwrotna A-1 .
- Mnożąc zatem obie strony układu lewostronnie przez macierz A-1 otrzymamy:
A-1 Å" AÅ" X = A-1 Å" B
- Ponieważ A-1 Å" A = I oraz I Å" X = X , otrzymujemy wiec rozwiÄ…zanie ukÅ‚adu:
X = A-1 Å" B .
PRZYKLAD 82
Rozwiąż układ:
2x1
Å„Å‚ - 3x2 =1
òÅ‚
ół- x1 + 2x2 =1
Zapiszmy powyższy układ w postaci macierzowej:
2
îÅ‚ - 3 x1 1
Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
Å" =
ïÅ‚-1 2 śł ïÅ‚x śł ïÅ‚1śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ 2 ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
A X B
2 3
îÅ‚ Å‚Å‚
Ponieważ det A = 1 `" 0 , to istnieje macierz odwrotna do macierzy A: A-1 =
ïÅ‚1 2śł
ðÅ‚ ûÅ‚
Mnożąc obie strony układu lewostronnie przez macierz A-1 otrzymamy:
2 3 2
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ - 3 x1 2 3 1
Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
Å" =
ïÅ‚1 2śł Å" ïÅ‚-1 2 śł ïÅ‚x śł ïÅ‚1 2śł Å" ïÅ‚1śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ 2ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
A- 1 Å" A Å" X = A-1 Å" B
I
x1 2 3 1 5
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
= =
ïÅ‚x śł ïÅ‚1 2śł Å" ïÅ‚1śł ïÅ‚3śł
ðÅ‚ 2 ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
X = A-1 Å" B
Układ ma zatem dokładnie jedno rozwiązanie x1 =5, x2 =3.
Opracowała: K. Sokołowska 80
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
16.2.3. Ogólny przypadek układu równań liniowych - rozwiązywanie z
wykorzystaniem twierdzenia Kroneckera-Capelliego
" Twierdzenie (Kroneckera-Capelliego)
Na to aby układ (1) nie był sprzeczny potrzeba i wystarcza, aby R(A)=R(U), gdzie
îÅ‚a11 ... a1n Å‚Å‚ îÅ‚a11 ... a1n b1 Å‚Å‚
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
A = ... ... ... U = ... ... ... ...śł .
ïÅ‚ śł ïÅ‚
ïÅ‚am1 ... amn śł ïÅ‚am1 ... amn bm śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
Jeżeli R(A)=R(U)=n, gdzie n jest liczbą niewiadomych, to układ równań ma
dokładnie jedno rozwiązanie.
Jeżeli R(A) = R(U ) < n to układ ma nieskończenie wiele rozwiązań zależnych od
n-R(A) parametrów.
" Jeżeli R(A) `" R(U ) to układ równań jest układem sprzecznym (brak rozwiązań).
PRZYKLAD 83
Zbadamy i rozwiążemy układ równań
x + y = 8
Å„Å‚
ôÅ‚
4x - y = 2
òÅ‚
ôÅ‚x + 2y = 14
ół
1 1
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚4
Rząd macierzy A = -1śł jest równy 2, gdyż np. minor utworzony ze współczynników przy
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł
ðÅ‚1 2 ûÅ‚
1 1
x i y występujących w dwóch pierwszych równaniach = -5 `" 0 , oraz R(U)=2, gdyż
4 -1
1 1 8 1 1 8
detU= 4 -1 2 = 0 -5 -30 = 0
1 2 14 0 1 6
1 1
a ten sam minor = -5 `" 0 występuje w macierzy U. Dany układ ma dwie niewiadome
4 -1
(n=2). Zatem mamy R(A)=R(U)=n. Stąd na mocy twierdzenia Kroneckera-Cappelliego układ
posiada dokładnie jedno rozwiązanie. Aby uzyskać je, zapisujemy dany układ bez trzeciego
równania (bez równania nieobjętego niezerowym minorem)tzn.
x + y = 8
Å„Å‚
òÅ‚
ół4x - y = 2
stąd dostajemy rozwiązanie x=2, y=6, które spełnia także trzecie równanie układu.
Opracowała: K. Sokołowska 81
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
PRZYKLAD 84
Zbadamy rozwiązalność układu
x
Å„Å‚ - y + 3z = 2
ôÅ‚2x + 7y + 5z = 1
òÅ‚
ôÅ‚2x - 2y + 6z = -5
ół
Ustalmy rzędy macierzy
1
îÅ‚ -1 3 1
Å‚Å‚ îÅ‚ -1 3 2
Å‚Å‚
ïÅ‚2 ïÅ‚2 śł
A = 7 5śł i U = 7 5 1
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ïÅ‚ -2 6ûÅ‚
śł ïÅ‚ -2 6 -5ûÅ‚
śł
ðÅ‚2 ðÅ‚2
Zauważmy, że detA=0, zatem R(A)<3, a ponieważ dowolny minor drugiego stopnia tej
macierzy jest różny od zera, więc R(A)=2. Natomiast w macierzy U łatwo jest znalezć minor
trzeciego stopnia różny od zera np.
1 -1 2
2 7 1 ,
2 -2 -5
zatem R(U)=3. Mamy więc, że R( A) `" R(U ) . Stąd na mocy twierdzenia Kroneckera-
Cappelliego otrzymujemy, że układ jest sprzeczny.
PRZYKLAD 85
Znajdziemy wszystkie rozwiązania układu
x + 2y
Å„Å‚ - 3z = 2
òÅ‚
5x - y + z = 1
ół
Zbadajmy rzędy macierzy
1 2 -3 1 2 -3 2
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
A = i U =
ïÅ‚5 -1 1 śł ïÅ‚5 -1 1 1śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
Obliczamy minor
1 2
= -11 `" 0
5 -1
Mamy więc, że R(A)=R(U)=2. Zatem rozwiązanie zależy od n-R(A)=3-2=1 parametru.
Przenosimy niewiadomą nie objętą obliczonym minorem tzn. niewiadomą z, na prawą stronę i
rozwiązujemy układ traktując z jako parametr (tj. przyjmując, że z = t " R ). Wtedy układ
przyjmuje postać:
x + 2y = 2 + 3t
Å„Å‚
òÅ‚
5x - y = 1- t
ół
W celu otrzymania rozwiÄ…zania zastosujmy metodÄ™ Cramera
1 2
W = = -1- 10 = -11,
5 -1
Opracowała: K. Sokołowska 82
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
2 + 3t 2
Wx = = -2 - 3t - 2 + 2t = -4 - t
1- t -1
1 2 + 3t
Wy = = 1- t - 10 - 15t = -9 - 16t
5 1- t
4 + t 9 + 16t
stÄ…d x = , y = , z = t " R .
11 11
Otrzymane rozwiązanie nazywamy rozwiązaniem ogólnym układu.
Rozwiązanie szczegółowe otrzymujemy za parametry podstawiając konkretne wartości
Np. Dla naszego przykładu niech t=1, wówczas rozwiązanie szczegółowe jest następujące:
5 25
x = , y = , z = 1.
11 11
16.2.4. Jednorodne układy równań
" Z określenia układu jednorodnego wynika, że równość R(A)=R(U) jest zawsze spełniona
przez macierze A i U. A zatem żaden układ jednorodny nie jest sprzeczny, lecz na mocy
twierdzenia Kroneckera-Capelliego ma co najmniej jedno rozwiÄ…zanie.
- Jeżeli R(A)= n, to jednorodny układ równań ma dokładnie jedno rozwiązanie i jest
to rozwiÄ…zanie zerowe.
- Jeżeli R( A) < n , to jednorodny układ ma nieskończenie wiele rozwiązań zależnych
od n-R(A) parametrów.
PRZYKLAD 86
Rozwiązać układ równań
2x
Å„Å‚ - y + z = 0
ôÅ‚ x + y - z = 0
òÅ‚
ôÅ‚4x + y - z = 0
ół
2 -1 1
Ponieważ W = 1 1 - 1 = 0 , więc sprawdzamy, czy istnieje chociaż jeden minor
4 1 - 1
wyznacznika W stopnia drugiego różny od zera:
2 -1
= 2 + 1 = 3 `" 0
1 1
Zatem R(A)=2, R(U)=2, więc układ równań ma nieskończenie wiele rozwiązań zależnych od
n-R(A)=3-2=1 parametru.
Pomijamy trzecie równanie (nie zawierające elementów wyznaczonego przez nas minora), a
niewiadomą z (przy której współczynniki nie weszły do minora) przenosimy na lewą stronę i
przyjmujemy, że z = t " R . Wtedy otrzymujemy następujący układ równań:
Opracowała: K. Sokołowska 83
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
2x
Å„Å‚ - y = -t
ôÅ‚x + y = t
òÅ‚
ôÅ‚z = t " R
ół
Rozwiązując dwa pierwsze równania układu metodą Cramera otrzymamy:
x = 0, y = t, z = t " R
16.2.5. Rozwiązywanie układów równań metodą operacji elementarnych
" Metoda przekształceń elementarnych polega na przekształceniu wyjściowego układu
równań do równoważnego układu bazowego (najprostszego). W tym celu posługujemy się
następującymi operacjami elementarnymi:
a) mnożenie dowolnego równania układu przez liczbę różną od zera
b) dodawanie do dowolnego równania układu innego równania układu, pomnożonego
przez dowolnÄ… liczbÄ™.
c) przestawienie dwóch dowolnych równań układu
d) pominięcie dowolnego, tożsamościowego równania układu.
" Stosując operacje od a) do d) dążymy do przekształcenia układu (1) do postaci
2 2
Å„Å‚a11x1 + a12 x2 +...+a12 n xn = b12
ôÅ‚
a22 x2 +...+a2n xn = b22
2 2
ôÅ‚
,
òÅ‚
...................
ôÅ‚
ôÅ‚
amn xn = bm
2 2
ół
a następnie do postaci
a11x1 + 0Å" x2 +...+0Å" xn = b12 2
2 2
Å„Å‚
ôÅ‚
a22 x2 +...+0Å" xn = b22 2
2 2
ôÅ‚
.
òÅ‚
...................
ôÅ‚
ôÅ‚
amn xn = bm
2 2 2 2
ół
PRZYKLAD 87
Rozwiążemy układ
x + 2y + z = 4
Å„Å‚
ôÅ‚-2x - y + 4z = -8
òÅ‚
ôÅ‚
3x - 2y - z = 0
ół
1 2 1 | 4
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚-2
U = -1 4 | -8śł I wiersz mnożymy przez 2 i dodajemy do II, a następnie
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ -2 -1 | 0
śł
3
ðÅ‚ ûÅ‚
I wiersz mnożymy przez (-3) i dodajemy do III
Opracowała: K. Sokołowska 84
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1 2 1 | 4
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚0 śł
U = 3 6 | 0 II wiersz dzielimy przez 3, a III wiersz dzielimy przez -4
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ -8 -4 | -12ûÅ‚
śł
ðÅ‚0
1 2 1 | 4
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚0
U = 1 2 | 0śł II wiersz mnożymy przez -2 i dodajemy do III
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł
ðÅ‚0 2 1 | 3ûÅ‚
1 2 1 | 4
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚0
U = 1 2 | 0śł III wiersz dzielimy przez -3
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ -3 | 3ûÅ‚
śł
ðÅ‚0 0
1 2 1 | 4
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚0 śł
U = 1 2 | 0 III wiersz mnożymy przez -2 i dodajemy do II,
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł
ðÅ‚0 0 1 | -1ûÅ‚
a następnie III wiersz mnożymy przez (-1) i dodajemy do I
1 2 0 | 5
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚0 śł
U = 1 0 | 2 II wiersz mnożymy przez (-2) i dodajemy do I
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł
ðÅ‚0 0 1 | -1ûÅ‚
1 0 0 | 1
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚0 śł
U = 1 0 | 2
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł
ðÅ‚0 0 1 | -1ûÅ‚
Wyjściowy układ równań przyjmuje zatem następującą równoważną postać:
1x + 0y + 0z = 1
Å„Å‚
ôÅ‚0x +1y + 0z = 2
òÅ‚
ôÅ‚0x + 0y +1z = -1
ół
Układ ma dokładnie jedno rozwiązanie x=1, y=2,z= -1 .
PRZYKLAD 88
Rozwiążemy układ
x
Å„Å‚ - y = -1
ôÅ‚2x + 3y = 8
ôÅ‚
òÅ‚
ôÅ‚-5x + y = -3
ôÅ‚
x + y = 6
ół
1
îÅ‚ -1 | -1
Å‚Å‚
ïÅ‚2 3 | 8śł
ïÅ‚ śłI wiersz mnożymy przez (-2) i dodajemy do II,a nastÄ™pnie
ïÅ‚-5 1 | -3
śł
ïÅ‚ śł
ðÅ‚1 1 | 6ûÅ‚
I wiersz mnożymy przez 5 i dodajemy do III oraz I wiersz
mnożymy przez (-1) i dodajemy do IV
Opracowała: K. Sokołowska 85
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
1
îÅ‚ -1 | -1
Å‚Å‚
ïÅ‚0 5 | 10śł
ïÅ‚ śł
II wiersz dzielimy przez 5, a III wiersz dzielimy przez (-4)
ïÅ‚ -4 | -8
śł
0
ïÅ‚ śł
ðÅ‚0 2 | 7 ûÅ‚
1
îÅ‚ -1 | -1
Å‚Å‚
ïÅ‚0 1 | 2 śł
ïÅ‚ śł
pomijamy II wiersz
ïÅ‚ śł
0 1 | 2
ïÅ‚ śł
ðÅ‚0 2 | 7 ûÅ‚
1
îÅ‚ -1 | -1
Å‚Å‚
ïÅ‚0 1 | 2 śł
II wiersz mnożymy przez -2 i dodajemy do III
ïÅ‚ śł
ïÅ‚
ðÅ‚0 2 | 7 śł
ûÅ‚
1
îÅ‚ -1 | -1
Å‚Å‚
ïÅ‚0 1 | 2 śł
ïÅ‚ śł
ïÅ‚
ðÅ‚0 0 | 3 śł
ûÅ‚
Ostatni wiersz powyższej macierzy wskazuje, że układ jest sprzeczny, gdyż ostatnie równanie
ukÅ‚adu równoważnego 0 Å" x + 0Å" y = 3 jest sprzeczne.
PRZYKLAD 89
Rozwiążemy układ
3x
Å„Å‚ - 6y + 11z = 20
òÅ‚
-x + 2y - 7z = 3
ół
3
îÅ‚ -6 11 | 20
Å‚Å‚
przestawiamy z sobÄ… wiersze
ïÅ‚-1 2 -7 | 3 śł
ðÅ‚ ûÅ‚
îÅ‚-1 2 -7 | 3
Å‚Å‚
I wiersz mnożymy przez 3 i dodajemy do II
ïÅ‚
3 -6 11 | 20śł
ðÅ‚ ûÅ‚
îÅ‚-1 2 -7 | 3
Å‚Å‚
II wiersz dzielimy przez (-10)
ïÅ‚
0 0 -10 | 29śł
ðÅ‚ ûÅ‚
îÅ‚-1 2 -7 | 3
Å‚Å‚
II wiersz mnożymy przez 7 i dodajemy do I
ïÅ‚
0 0 1 | -2,9śł
ðÅ‚ ûÅ‚
,
îÅ‚-1 2 0 | -173
Å‚Å‚
I wiersz mnożymy przez (-1)
ïÅ‚
0 0 1 | -29śł
,
ðÅ‚ ûÅ‚
1 ,
îÅ‚ -2 0 | 173
Å‚Å‚
ïÅ‚0 0 1 | -29śł
,
ðÅ‚ ûÅ‚
Z ostatniego wiersza mamy, że z = -2,9 .
Ponieważ powyższy układ posiada 3 zmienne i tylko dwa równania, więc aby go rozwiązać
należy jednej niewiadomej nadać parametr i wyznaczyć pozostałą niewiadomą. Niech
y = t " R . Rozwiązanie ogólne układu przyjmuje wtedy postać
x = 2t +17,3, y = t, z = -2,9 .
Opracowała: K. Sokołowska 86
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
16.3. Liniowa zależność i niezależność wektorów
" Niech (a1, a2, ...,ak) oznacza układ wektorów w przestrzeni wektorowej Vn.
Wektor a= x1a + x2a +...+ xka dla xi " R nazywamy kombinacjÄ… liniowÄ… tych
1 2 k
wektorów.
" Układ wektorów (a , a a ) w V jest liniowo zależny, gdy istnieją takie liczby x1, x2,..., xk
1 2, ..., k n
nie wszystkie jednocześnie równe zero, że
x1a + x2a +...+ xka =0.
1 2 k
" Układ wektorów (a , a a ) w V jest liniowo niezależny, gdy
1 2, ..., k n
x1a + x2a +...+ xka =0
1 2 k
jedynie przy x1=x2=...=xk =0, czyli układ równoważny temu warunkowi ma tylko jedno
rozwiÄ…zanie.
" Tw.
Układ n+1 wektorów z przestrzeni n  wymiarowej jest zawsze liniowo zależny.
Tw.
Układ wektorów (a1, a2, ...,ak) jest liniowo zależny wtedy i tylko wtedy, gdy przynajmniej
jeden z tych wektorów jest liniową kombinacją pozostałych.
Sposoby sprawdzania liniowej niezależności wektorów:
" Jeśli liczba wektorów i wymiar przestrzeni z której pochodzą wektory są sobie równe,
należy obliczyć wyznacznik macierzy A, utworzonej z danych wektorów. Jeśli jest on
różny od zera, to dany układ wektorów jest liniowo niezależny.
" Jeśli liczba wektorów i wymiar przestrzeni z której pochodzą wektory nie są sobie równe,
należy określić rząd macierzy A, utworzonej z danych wektorów. Jeśli rząd macierzy jest
równy liczbie wektorów w danym układzie, to dany układ wektorów jest liniowo
niezależny, jeśli jest natomiast mniejszy od liczby wektorów, to dany układ wektorów jest
liniowo zależny.
PRZYKAAD 90
1 3
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚-1
Å‚Å‚
Wyznacz kombinację liniową wektorów a1 = a2 = a3 = , gdy
ïÅ‚2śł, ïÅ‚2śł, ïÅ‚ śł
2
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
x1 = 2, x2 = -1, x3 = 3,
Układ tych wektorów jest liniowo zależny, gdyż każdy z nich można przedstawić w postaci
kombinacji liniowej pozostałych wektorów, np.
2a1 - a2 = a3
Opracowała: K. Sokołowska 87
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
16.4. Układy nierówności liniowych
" Układ m nierówności liniowych ma postać
a11x1 + a12x2 + ... + a1n xn d" b1
Å„Å‚
ôÅ‚
a21x1 + a22x2 + ... + a2n xn d" b2
ôÅ‚
òÅ‚
.............................................
ôÅ‚
ôÅ‚am1x1 + am2 x2 + ...+ amn xn d" bm
ół
" Rozwiązaniem układu nierówności liniowych jest każdy punkt przestrzeni Rn, którego
współrzędne spełniają jednocześnie wszystkie nierówności tego układu. W przestrzeni Rn
zbiór takich punktów nazywamy półpłaszczyzną, natomiast w Rn - półprzestrzenią.
" Układ nierówności liniowych nazywamy sprzecznym, jeżeli zbiór rozwiązań tego układu
jest zbiorem pustym
" Graficzną metodę rozwiązywania układu nierówności liniowych można stosować jedynie
w przypadku, gdy jest to układ o dwóch niewiadomych.
PRZYKAAD 91
Rozwiąż graficznie układy nierówności liniowych
x + y e" 2 2x1 - x2 e" 0
Å„Å‚ Å„Å‚
ôÅ‚- x + y d" 1, ôÅ‚
x1 + x2 < 1
òÅ‚ òÅ‚
ôÅ‚ ôÅ‚2x + 2x2 > 2
x d" 2
ół ół 1
Opracowała: K. Sokołowska 88
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
M[1] 6 Uklad rownan liniowych
13 Uklad równan liniowych
1 7 Uklad rownan liniowych
1 7 Uklad rownan liniowych
układy równań liniowych, wykład
wykład 11 układy równań liniowych
Wykład 16 Równania liniowe
5 Zadania do wykladu Uklady rownan liniowych
Zestaw 1 Funkcja kwadratowa Funkcja homograficzna Równanie liniowe
uklady rownan liniowych
Zadania WYZNACZNIK UKLAD ROWNAN wer stud
4 uklady rownan liniowych
uklad rownan wyznacznik macierz odwrotna
t5 uklady rownan liniowych
BOiE układy równań liniowych
01 oprac geometria równań liniowych

więcej podobnych podstron