Układ równań liniowych
Definicje
a) Równaniem liniowym o niewiadomych x1 , x2 , & , xn nazywamy równanie
a11 x1 + a12 x2 + & + a12xn = b1, gdzie a11, a12, & , a12 , b1 sÄ… danymi liczbami
rzeczywistymi.
b) Rozwiązaniem tego równania nazywamy ciąg liczb (r1 , r2 , & , rn ) rzeczywistych
spełniających to równanie.
Definicja
Układ równań postaci:
a11x1 + a12x2 + ... + a1n xn = b1
Å„Å‚
ôÅ‚
a21x1 + a22x2 + ... + a2n xn = b2
ôÅ‚
òÅ‚
.
ôÅ‚
ôÅ‚am1x1 + am2x2 + ... + amn xn = bm
ół
nazywamy układem m równań liniowych o n niewiadomych .
Zapis macierzowy
Układ taki zapisuje się w postaci macierzowej następująco:
Am x n Å" Xn = Bm , gdzie
a11 a12 ... a1n
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚a a22 ... a2n śł
21
ïÅ‚ śł
Am x n = nazywa się macierzą współczynników,
ïÅ‚ śł
. . . .
ïÅ‚ śł
am2 ... amn ûÅ‚
ðÅ‚am1
x1
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚x śł
2
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł
Xn = . nazywa siÄ™ wektorem niewiadomych,
ïÅ‚ śł
.
ïÅ‚ śł
ïÅ‚xn śł
ðÅ‚ ûÅ‚
b1
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚b śł
2
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł
Bm = . macierzą (wektorem) wyrazów wolnych.
ïÅ‚ śł
.
ïÅ‚ śł
ïÅ‚bm śł
ðÅ‚ ûÅ‚
Zatem układ wyjściowy zapiszemy w postaci macierzowej
x1 b1
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
a11 a12 ... a1n ïÅ‚x śł ïÅ‚b śł
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚a a22 ... a2n śł 2 2
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
21
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
Å" . = .
ïÅ‚ śł
. . . .
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
. .
ïÅ‚ śł
am2 ... amn ûÅ‚ ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ðÅ‚am1
ïÅ‚xn śł ïÅ‚bm śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
Wprowadza się równie\ pojęcie macierzy rozszerzonej lub uzupełnionej macierz
współczynników poszerza się o macierz wyrazów wolnych, pisze się U = [A|B], czyli
a11 a12 ... a1n b1
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚a a22 ... a2n b2 śł
21
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł
U = . . . . . .
ïÅ‚ śł
. . . . .
ïÅ‚ śł
ïÅ‚am1 am2 ... amn bm śł
ðÅ‚ ûÅ‚
Gdy B = [0] jest wektorem zerowym mówimy, \e układ jest jednorodny.
Mogą zachodzić ró\ne przypadki , mo\e być tyle równań co niewiadomych ( m = n),
mo\e być więcej równań ni\ niewiadomych ( m > n) bądz mniej równań ni\
niewiadomych (m < n).
Twierdzenie
Przekształcenie L : Vn Vm , które wektorowi Xn przestrzeni Vn przyporządkowuje
wektor Ym przestrzeni Vm taki, \e Am x n Å" Xn = Ym jest przeksztaÅ‚ceniem liniowym
przestrzeni Vn w przestrzeń Vm , gdzie Am x n jest macierzą nieosobliwą.
Macierz Am x n nazywamy macierzą przekształcenia L.
2. Rozwiązywanie układów równań liniowych
Definicja
Rozwiązać układ równań liniowych, to znaczy wyznaczyć zbiór jego rozwiązań, a więc
podać zbiór ciągów spełniających układ lub uzasadnić, \e ten zbiór jest pusty (nie
istnieje \adne jego rozwiÄ…zanie).
2.1. Istnienie rozwiązań
Istnienie i ilość rozwiązań takiego układu rozstrzyga twierdzenie pochodzące od
Kroneckera i Capellego, które mo\emy sformułować następująco:
Twierdzenie
Układ m równań liniowych o n niewiadomych ma rozwiązanie jedynie wtedy, gdy
rząd macierzy A układu jest równy rzędowi macierzy uzupełnionej [A\B], czyli:
R(A) = R([A|B]) = r
Twierdzenie to rozstrzyga problem istnienia rozwiązań.
Stąd wynika, \e jeśli te rzędy nie są równe, to układ nie ma rozwiązań.
Przykład 1.
2x + 3y = 5
Å„Å‚
Układ nie ma rozwiązań, bo
òÅ‚
ół4x + 6y = 8
2 3
îÅ‚ Å‚Å‚
a) macierz współczynników A = mo\na przekształcić (operacje elementarne
ïÅ‚4 6śł
ðÅ‚ ûÅ‚
2 3
îÅ‚ Å‚Å‚
od wiersza 2 odejmujemy wiersz 1 pomno\ony przez 2 ) do postaci , co
ïÅ‚0 0śł
ðÅ‚ ûÅ‚
oznacza, \e jej rzÄ…d jest 1 jest to liczba niezerowych wierszy;
2 3 5
îÅ‚ Å‚Å‚
b) macierz rozszerzoną A|B = mo\na przekształcić (operacje elementarne
ïÅ‚4 6 8śł
ðÅ‚ ûÅ‚
2 3 5
îÅ‚ Å‚Å‚
od wiersza 2 odejmujemy wiersz 1 pomno\ony przez 2 ) do postaci , co
ïÅ‚0 0 8śł
ðÅ‚ ûÅ‚
oznacza, \e jej rzÄ…d jest 2 jest to liczba niezerowych wierszy.
Przykład 2.
2x + 3y = 5
Å„Å‚
Natomiast układ ma rozwiązanie, bo
òÅ‚
ół4x + 6y =10
2 3
îÅ‚ Å‚Å‚
a) macierz współczynników A = mo\na przekształcić (operacje elementarne
ïÅ‚4 6śł
ðÅ‚ ûÅ‚
2 3
îÅ‚ Å‚Å‚
od wiersza 2 odejmujemy wiersz 1 pomno\ony przez 2 ) do postaci , co
ïÅ‚0 0śł
ðÅ‚ ûÅ‚
oznacza, \e jej rzÄ…d jest 1 jest to liczba niezerowych wierszy;
2 3 5
îÅ‚ Å‚Å‚
b) macierz rozszerzoną A|B = mo\na przekształcić (operacje elementarne
ïÅ‚4 6 10śł
ðÅ‚ ûÅ‚
2 3 5
îÅ‚ Å‚Å‚
od wiersza 2 odejmujemy wiersz 1 pomno\ony przez 2 ) do postaci , co
ïÅ‚0 0 0śł
ðÅ‚ ûÅ‚
oznacza, \e jej rzÄ…d jest 1 jest to liczba niezerowych wierszy.
Przykład 3.
x + 2y = 3
Å„Å‚
ôÅ‚
2x - y = 1
ôÅ‚
Układ równań liniowych ma rozwiązanie, bo macierz
òÅ‚
3x + y = 4
ôÅ‚
ôÅ‚x - 3y = -2
ół
1 2 5 0
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚2 -1śł ïÅ‚2 -1śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
współczynników doprowadzimy do postaci oraz macierz rozszerzoną
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
3 1 0 0
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ðÅ‚1 - 3ûÅ‚ ðÅ‚0 0 ûÅ‚
1 2 3 5 0 5 0 0 5
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚2 -1 1 śł ïÅ‚2 -1 1śł ïÅ‚2 -1 0śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
doprowadzimy do postaci i dalej .
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
3 1 4 0 0 0 0 0 0
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ðÅ‚1 - 3 - 2ûÅ‚ ðÅ‚0 0 0ûÅ‚ ðÅ‚0 0 0ûÅ‚
Obie macierze mają rząd równy 2.
2.2 Wyznaczanie rozwiązań układu równań
Zakładamy, \e układ ma rozwiązania, czyli rząd macierzy współczynników jest równy
rzędowi macierzy rozszerzonej. Przyjmijmy, \e układ ma n niewiadomych (równań mo\e być
więcej ni\ n lub mniej ni\ n); oznaczmy ten wspólny rząd obu macierzy literą r.
Mogą więc zachodzić dwa przypadki:
1° r = n, czyli liczba równaÅ„ jest równa liczbie niewiadomych (bo rzÄ…d wynosi n, tyle ile
równań to będą wiersze macierzy i tyle ile niewiadomych bo to będą kolumn
macierzy współczynników); wtedy układ równań ma dokładnie jedno
rozwiązanie; jak je otrzymywać pokazuje przykład 1.
2° jeÅ›li r < n, czyli liczba równaÅ„ jest ró\na od liczby niewiadomych; wtedy ukÅ‚ad ma
nieskończenie wiele rozwiązań zale\nych od n - r parametrów, czyli zmiennych,
którym mo\na nadawać dowolne wartości liczbowe.
Formalnie biorąc, rozwiązywanie układów równań liniowych, w tym równie\ badanie
istnienia i jednoznaczności rozwiązań ( w obu przypadkach) sprowadza się do przeprowadzania
macierzy rozszerzonej układu [A | B] do postaci [ I | X ] i umiejętnego przeczytania tego
rezultatu, gdzie I oznacza macierz jednostkową, X macierz, z której odczytujemy rozwiązania.
Ten sposób u nas nazywa się metodą eliminacji Gaussa i wymaga wykonywania przekształceń
elementarnych na wierszach macierzy.
Przykład 4. (typ 1o) liczba równań równa liczbie niewiadomych, rząd macierzy
współczynników równy liczbie równań.
x + 5y = 2
Å„Å‚
Rozwią\ układ równań:
òÅ‚
ół- 3x + 6z = 15
1 5 x 2
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
Zapisujemy ten układ następująco: = .
ïÅ‚- 3 6śł ïÅ‚yśł ïÅ‚15śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
Przekształcamy macierz uzupełnioną
1 5 2 1 5 2 1 5 2 1 0 - 3
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
; ; ; .
ïÅ‚- 3 6 15śł ïÅ‚0 21 21śł ïÅ‚0 1 1śł ïÅ‚0 1 1 śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
Ostatni zapis oznacza, \e
1Å" x + 0 Å" y = -3
Å„Å‚
òÅ‚
0 Å" x +1Å" z = 1
ół
StÄ…d odczytujemy, \e x = -3, y = 1 .
To samo mo\na odczytać z ostatniej macierzy.
Przykład 5. (typ 1o) - liczba równań równa liczbie niewiadomych, rząd macierzy
współczynników równy liczbie równań.
x
Å„Å‚ - 2y + 3z = -7
ôÅ‚
Rozwią\ układ równań: 3x + y + 4z = 5
òÅ‚
ôÅ‚2x + 5y + z = 18
ół
Przekształcamy macierz rozszerzoną
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚1 śł
îÅ‚ Å‚Å‚ - 2 3 - 7
1
1
îÅ‚ - 2 3 - 7 1 - 2 3 - 7 - 2 3 - 7
Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ 5 26 śł 5 26
ïÅ‚3 1 4 5 śł ïÅ‚0 7 - 5 26 śł
; ; 1 - ; 0 1 - śł ;
ïÅ‚
ïÅ‚0 śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
7 7 7 7
ïÅ‚ śł
śł
ïÅ‚
9
ðÅ‚2 5 1 18 śł ïÅ‚ 9 - 5 32 śł ïÅ‚0 - 5 32
ûÅ‚ ðÅ‚0 ûÅ‚
ðÅ‚ ûÅ‚ ïÅ‚0 0 10 - 10śł
ïÅ‚ śł
ðÅ‚ 7 7 ûÅ‚
îÅ‚ - 2 3 - 7
1 Å‚Å‚
1 0 0 2
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚ 5 26 śł
ïÅ‚0 śł
i dalej 1 - ; 1 0 3 .
ïÅ‚0 śł
ïÅ‚ śł
7
ïÅ‚0 0 17 -1śł ïÅ‚ 0 1 -1ûÅ‚
śł
ðÅ‚0
ðÅ‚ ûÅ‚
Doprowadziliśmy macierz rozszerzoną do postaci [I | X].
Z niej odczytujemy x = 2, y = 3, z = -1.
Warto wiedzieć, \e układy typu 1o rozwiązuje się równie\ stosując wzory Cramera (zob.
twierdzenie poni\ej).
Przykład 6. (typ 2o) liczba niewiadomych większa ni\ liczba równań
2x + y
Å„Å‚ - z + t = 1
ôÅ‚
Rozwią\ układ równań: y + 3z - 3t = 1
òÅ‚
ôÅ‚
x + y + z - t = 1
ół
Przekształcamy macierz rozszerzoną układu
2 1
îÅ‚ -1 1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1 1 1 1 -1 1
Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚0 1 3 - 3 1śł ïÅ‚0 1 3 - 3 1śł ïÅ‚0 1 3 - 3 1 śł ïÅ‚0 1 3 - 3 1śł
; ; ; .
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł śł śł śł
ðÅ‚1 1 1 -1 1ûÅ‚ ïÅ‚ 1 -1 1 1ûÅ‚ ïÅ‚ -1 - 3 3 -1ûÅ‚ ïÅ‚ 0 0 0 0ûÅ‚
ðÅ‚2 ðÅ‚0 ðÅ‚0
Opuszczamy wiersz 3, bo nie wpływa on na rozwiązania układu. Mamy
1 1 1 -1 1 1 0 - 2 2 0
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
; .
ïÅ‚0 1 3 - 3 1śł ïÅ‚0 1 3 - 3 1śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
1 0
îÅ‚ - 2 2 0
Å‚Å‚
Macierz rozszerzoną doprowadziliśmy do postaci , czyli [I | X].
ïÅ‚0 1 3 - 3 1śł
ðÅ‚ ûÅ‚
Po tych przekształceniach otrzymaliśmy układ równowa\ny wyjściowemu
x
Å„Å‚ - 0y - 2z + 2t = 0
.
òÅ‚
0x + y + 3z - 3t = 1
ół
Mieliśmy 4 niewiadome a rząd wynosi 2 więc będą 2 parametry.
Przyjmując z i t za parametry (są to współczynniki występujące przy niewiadomych poza
1 0 x
îÅ‚ Å‚Å‚ Å„Å‚ - 0y = 2z - 2t x = 2z - 2t
Å„Å‚
macierzą ) otrzymujemy układ , czyli .
òÅ‚ òÅ‚
ïÅ‚0 1śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ół0x + y = -3z + 3t +1 óły = -3z + 3t +1
2z
îÅ‚ - 2t
Å‚Å‚
ïÅ‚1- 3z + 3tśł
ïÅ‚ śł
Macierz X rozwiązań będzie następująca: X = , gdzie z, t mogą być dowolnymi
ïÅ‚ śł
z
ïÅ‚ śł
t
ðÅ‚ ûÅ‚
liczbami rzeczywistymi.
Jest to tzw. rozwiązanie ogólne; rozwiązania szczegółowe otrzymamy przyjmując za
parametry z, t konkretne liczby. Na przykład dla z = 3, t = -5 otrzymujemy takie rozwiązanie
2 Å"3
îÅ‚ - 2(-5) 16
Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚1- 3Å" 3 + 3(-5)śł ïÅ‚- 23śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
X = = .
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
3 3
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
- 5 - 5
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
Przykład 7. (typ 2o) liczba równań większa od liczby niewiadomych
x + y + z = 2
Å„Å‚
ôÅ‚- x + 2y + 3z = 2
ôÅ‚
Rozwią\ układ równań:
òÅ‚
2x - 3y - z = 1
ôÅ‚
ôÅ‚
x - y - z = 0
ół
Przekształcamy macierz rozszerzoną tego układu
1 1 1 2
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚-1 2 3 2śł
ïÅ‚ śł
;
ïÅ‚- 2 - 3 -1 1
śł
ïÅ‚ śł
1 -1 -1 0ûÅ‚
ðÅ‚
po kolejnych przekształceniach doprowadzimy do macierzy
1 0 0 1 1 0 0 1
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚0 1 1 1śł ïÅ‚0 1 0 0śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
i dalej
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
0 0 1 1 0 0 1 1
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ðÅ‚0 0 2 2ûÅ‚ ðÅ‚0 0 0 0ûÅ‚
Pomijamy czwarty wiersz, bo równanie mu odpowiadające (0x + 0y+0z=0) nie wnosi nowych
informacji o niewiadomych. Otrzymujemy
1 0 0 1
îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚0
1 0 0śł
ïÅ‚ śł
ïÅ‚ śł
ðÅ‚0 0 1 1ûÅ‚
Z tej macierzy odczytujemy rozwiÄ…zanie x = 1, y = 0, z = 1, jest to jedyne rozwiÄ…zanie.
__________________________________________________
Ujęcie ogólne
Układy Cramera
Definicja
Układem Cramera nazywamy układ równań liniowych AX = B, w którym A
jest macierzą kwadratową nieosobliwą (n równań o n niewiadomych oraz det A `" 0).
Twierdzenie
UkÅ‚ad Cramera AÅ"X = B ma dokÅ‚adnie jedno rozwiÄ…zanie okreÅ›lone wzorem X = A-1 Å" B .
Uzasadnienie
Załó\my, \e układ równań liniowych AX = B jest układem Cramera. To znaczy, \e det A `" 0.
Istnieje zatem macierz A-1 odwrotna do A.
Rozumujemy: AÅ"X = B,
mno\ymy to równanie przez A-1 i otrzymujemy kolejno:
A-1 ( AÅ"X) = A-1 Å" B
(A-1 Å" A)X = A-1 Å" B
I Å"X = A-1 Å" B , poniewa\ A-1 Å" A = I jest macierzÄ… jednostkowÄ….
StÄ…d X = A-1 Å" B.
Twierdzenie to pozwala rozwiązać układ Cramera wykorzystując pojęcie macierzy odwrotnej.
Przykład 8. Zastosowanie powy\szego twierdzenia.
x + 2y = 2
Å„Å‚
Rozwią\ układ równań:
òÅ‚
ół- 3x + 4z = 15
1 2 x 2
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
Zapisujemy ten ukÅ‚ad nastÄ™pujÄ…co: Å" = .
ïÅ‚- 3 4śł ïÅ‚yśł ïÅ‚15śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
0,4
îÅ‚ - 0,2 1 2
Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
Macierz A-1 = jest macierzÄ… odwrotnÄ… do macierzy A = .
ïÅ‚0,3 0,1 śł ïÅ‚- 3 4śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
x 0,4
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ - 0,2 2
Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚- 2,2
Å‚Å‚
Zatem = . =
ïÅ‚yśł ïÅ‚0,3 0,1 śł ïÅ‚15śł ïÅ‚ śł
2,1
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
Rozwiązaniem danego układu równań jest wektor [-2,2; 2,1].
Twierdzenie
det Ai
Rozwiązanie r = [r1 , r2 ,& , rn] układu Cramera określają wzory: ri = ,
det A
gdzie 1 d" i d" n oraz Ai jest macierzą powstałą z macierzy A, w której kolumnę o
numerze i zastąpiono kolumną wyrazów wolnych.
Twierdzenie to pozwala wyznaczyć wprost składowe wektora rozwiązań układu Cramera.
Przykład 9. Zastosowanie powy\szego twierdzenia.
x + 2y = 8
Å„Å‚
Rozwią\ układ równań: .
òÅ‚
ół3x + 5z = 7
1 2
îÅ‚ Å‚Å‚
Niech A = , det A = -1.
ïÅ‚3 5śł
ðÅ‚ ûÅ‚
8 2
îÅ‚ Å‚Å‚
A1 = ; det A1 = 26.
ïÅ‚7 5śł
ðÅ‚ ûÅ‚
1 8
îÅ‚ Å‚Å‚
A2 = ; det A1 = -17.
ïÅ‚3 7śł
ðÅ‚ ûÅ‚
26 -17
Zatem x1 = = - 26 , x2 = = 17.
-1 -1
Rozwiązaniem danego układu równań jest wektor [-26; 17].
Dowolne układy równań
Twierdzenie Kroneckera - Capellego
Niech AX = B będzie układem równań liniowych o n niewiadomych. Wtedy:
a) je\eli rz (A) `" rz(A| B), to układ nie ma rozwiązania,
b) je\eli rz (A) = rz(A| B) = n, to układ ma dokładnie jedno rozwiązanie,
c) je\eli rz (A) = rz(A| B) = r < n, to układ ma nieskończenie wiele rozwiązań zale\nych
od n r parametrów.
Algorytm rozwiązywania układów równań:
AX = B, gdy rz(A) = rz(A|B) = r < n.
1. Wyznaczamy minor rzędu r macierzy A .
2. Pomijamy wszystkie równania układu, których współczynniki nie weszły do
wyró\nionego minora.
3. Tworzymy układ o r niewiadomych oraz n r parametrach.
4. Rozwiązujemy otrzymany układ Cramera.
5. Podajemy ogólne rozwiązanie układu AX = B.
Ćwiczenia
Zad. 1.
Zapisz układ równań w następujący sposób:
(1): A Å" X = B; (2): [A| B] ; (3): x1 k1 +x2 k2 +x3 k3 + & +xn kn = b .
x
Å„Å‚ - 2y - 3z = 4
x
Å„Å‚ - 3y + z = -1
ôÅ‚
2x
Å„Å‚ - 5y = 3 3x + 5y - 7z + t = 1
ôÅ‚- ôÅ‚
a) , b) x + 2 y + z = 0 , c) .
òÅ‚ òÅ‚ òÅ‚
- x - y = 1 2x - z + t = 2
ół
ôÅ‚ ôÅ‚
2x + 3y - z = 1
ół
ôÅ‚- x + y + 3z + 4t = -1
ół
Zad. 2.
Wyznacz takie wartości parametru p, aby układ był układem Cramera.
(1
Å„Å‚ - p)x + 3y + 3z = 0
Å„Å‚ - 3y = 3p
6 p2x
ôÅ‚3x
a) , b) + (1 - p) y + 3z = 0 .
òÅ‚ òÅ‚
2x - y = 7
ół
ôÅ‚3x + 3y + (1 - p)z = 0
ół
Zad. 3.
Rozwią\ układ równań wykorzystując wzory Cramera.
x + 2y - 3z = 0
Å„Å‚
x
Å„Å‚ - 2y + 3z = -7 2x
Å„Å‚ - y + z = 1
ôÅ‚
4x + 8y - 7z + t = 1
ôÅ‚ ôÅ‚- ôÅ‚
a) 3x + y + 4z = 5 , b) 4x - 12y + z = 2 , c) .
òÅ‚ òÅ‚ òÅ‚
x + 2y - z + t = 1
ôÅ‚2x + 5y + z = 18 ôÅ‚ ôÅ‚
3x + 3y + z = 3
ół ół
ôÅ‚- x + y + 4z + 6t = 0
ół
Zad. 4.
Rozwią\ układ równań wykorzystując pojęcie macierzy odwrotnej.
t + v + z + p = 10
Å„Å‚
x + 5y = 2
Å„Å‚
ôÅ‚
x
Å„Å‚ - 7 y = 2 t - v - z + p = 0
ôÅ‚ ôÅ‚
a) x + 4 y = 6 , c) .
òÅ‚2x + 3y = 5 , b) òÅ‚ òÅ‚
2v + z - p = 13
ół
ôÅ‚2x + 10y + 6z = 12 ôÅ‚
ół
ôÅ‚
t + 2v - p = 1
ół
Zad. 5.
Rozwią\ układ równań.
1 1 1 1 4 1 x
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚- 2
Å‚Å‚
ïÅ‚ ïÅ‚1 ïÅ‚ ïÅ‚ śł
a) [x y z] 8 4 0śł = [4 0 -5] , b) 1 - 2śł Å" yśł = 4 ,
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ïÅ‚- 8 0 9śł ïÅ‚0 1 1 śł ïÅ‚ zśł ïÅ‚ 1 śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
îÅ‚2 1 - 1 1 îÅ‚1 1 1 0
Å‚Å‚ Å‚Å‚
ïÅ‚0 ïÅ‚2
śł śł
c) 2 3 1 , d) - 1 - 1 - 3 .
ïÅ‚ ïÅ‚
śł śł
ïÅ‚ ïÅ‚ - 1 1 0 śł
ûÅ‚ ûÅ‚
ðÅ‚1 1 1 - 1 śł ðÅ‚1
Zad. 6.
Określ istnienie i liczbę rozwiązań układu równań.
x + 2 y + 3z = 2 x1 + x2 + x3 = 0 x1
Å„Å‚ Å„Å‚ Å„Å‚ - 3x2 + x3 + x4 + x5 = 0
ôÅ‚2x ôÅ‚ ôÅ‚-
a) - 3y + z = -5 , b) 2x1 - x2 - x3 = -3 , c) x1 + 2x2 + 3x3 - x4 + 2x5 = 2 ,
òÅ‚ òÅ‚ òÅ‚
ôÅ‚ ôÅ‚4x1 - 5x2 - 3x3 = -7 ôÅ‚
2x + y - z = 5 2x1 - x2 - 4x3 + x4 - 6x5 = 3
ół ół ół
x1 + 2x2 + x3 = 2 3x1 + 2x2 - 3x3 = 1 x1
Å„Å‚ Å„Å‚ Å„Å‚ - 2x2 = 2
ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚2x - 4x2 = 1
2x1 + 3x2 - x3 = 1 x1 + x2 + x3 = 0
ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚
1
d) , e) , f)
òÅ‚ òÅ‚ òÅ‚x - 5x2 = -3 .
x2 - 5x3 = -3 x1 + x2 + 4x3 = 1
1
ôÅ‚ ôÅ‚ ôÅ‚
ôÅ‚x1 + 2x2 - 4x3 = -1 ôÅ‚2x1 + 3x2 + 5x3 = 3 ôÅ‚x1 - 4x2 = -1
ół ół ół
Zad. 7.
Odczytaj wprost rozwiązania układu równań liniowych z niewiadomymi x, y, z, s, t.
0
îÅ‚ - 1 0 0 1 3
Å‚Å‚
îÅ‚- 2 0 1 1 0 5
Å‚Å‚
ïÅ‚0 6 0 1 0 2śł
ïÅ‚
ïÅ‚ śł
a) 1 1 - 1 0 0 2śł , b) .
ïÅ‚ śł
ïÅ‚1 1 0 0 0 1śł
ïÅ‚ 3 0 2 0 1 3śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ïÅ‚0 2 1 0 0 0śł
ðÅ‚ ûÅ‚
Zad. 8.
Rozwią\ układ równań.
x
Å„Å‚ - y - 2z + 2t = -2
2x + 4 y + 7z - 4t = -6
Å„Å‚
ôÅ‚3 - 2 + 2z - 2t = -4
x y
ôÅ‚ ôÅ‚
a) , b) 3x + 6y + 7z + t = 5 ,
òÅ‚ òÅ‚
5x - 3y - z + t = 3
ôÅ‚ ôÅ‚
x + 2y + 3z - t = -1
ół
ôÅ‚
2x + y - z + t = 1
ół
1 1 2 3 1 2 3 11 5 0
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚3 - 1 - 1 - 2 - 4śł ïÅ‚1 1 5 2 0śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
c) , d) ,
ïÅ‚2 3 - 1 - 1 - 6śł ïÅ‚2 1 3 2 0śł
ïÅ‚1 2 3 - 1 - 4śł ïÅ‚1 1 3 4 0śł
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
2
îÅ‚ - 2 1 - 1 1 x1 1
Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
T
x 2
îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ - 1 1 1 1
Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚ îÅ‚ Å‚Å‚
ïÅ‚1 2 - 1 1 - 2śł ïÅ‚x śł ïÅ‚ śł
1
2
ïÅ‚ ïÅ‚- ïÅ‚1śł ïÅ‚2śł
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
e) = , f) yśł 4 -12 1śł = .
ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł ïÅ‚ śł
ïÅ‚4 - 10 5 - 5 7 śł ïÅ‚x3 śł ïÅ‚ 1 śł
ïÅ‚ 3 3 1śł ïÅ‚1śł ïÅ‚3śł
ïÅ‚2 - 14 7 - 7 11 śł ïÅ‚x śł ïÅ‚- 1śł ïÅ‚ z śł ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚
ðÅ‚ ûÅ‚ ðÅ‚ 4 ûÅ‚ ðÅ‚ ûÅ‚
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
M[1] 6 Uklad rownan liniowych13 Uklad równan liniowychukład równań liniowych wykładZestaw 1 Funkcja kwadratowa Funkcja homograficzna Równanie linioweuklady rownan liniowychZadania WYZNACZNIK UKLAD ROWNAN wer stud4 uklady rownan liniowychuklad rownan wyznacznik macierz odwrotnat5 uklady rownan liniowychBOiE układy równań liniowychwykład 11 układy równań liniowych01 oprac geometria równań liniowychRównania liniowe rzędu pierwszegoWykład 16 Równania liniowewięcej podobnych podstron