Top.Mail.Ru

Система линейных уравнений:

x1 + x2 + x3 = 3 (уравнение 1)
x1 + 4×2 + x3 = 6 (уравнение 2)
x1 + x2 + 4×3 = 0 (уравнение 3)

Шаг 1: Докажем совместимость системы. Для этого рассмотрим расширенную матрицу коэффициентов системы:

[1 1 1 | 3]
[1 4 1 | 6]
[1 1 4 | 0]

Приведём матрицу к ступенчатому виду методом Гаусса:

[1 1 1 | 3]
[0 3 0 | 3]
[0 0 3 | -9]

Шаг 2: Разделим вторую строку на 3:

[1 1 1 | 3]
[0 1 0 | 1]
[0 0 3 | -9]

Шаг 3: Из второй строки вычтем первую, умноженную на 1:

[1 0 1 | 2]
[0 1 0 | 1]
[0 0 3 | -9]

Шаг 4: Из первой строки вычтем третью, умноженную на 1:

[1 0 0 | 11]
[0 1 0 | 1]
[0 0 3 | -9]

Шаг 5: Разделим третью строку на 3:

[1 0 0 | 11]
[0 1 0 | 1]
[0 0 1 | -3]

Получили ступенчатый вид расширенной матрицы.

Шаг 6: Обратим преобразования для самой матрицы:

[ 1 0 0 11]
[ 0 1 0 1]
[ 0 0 1 -3]

Получили решение системы: x1 = 11, x2 = 1, x3 = -3.

Теперь перейдем ко второму способу решения, с помощью матричного исчисления.

Матрица коэффициентов системы имеет вид:

A = [1 1 1]
[1 4 1]
[1 1 4]

Вектор-столбец свободных членов:

B = [3]
[6]
[0]

Матрица неизвестных:

X = [x1]
[x2]
[x3]

Уравнение системы можно записать в виде матричного уравнения X = A^-1 * B.

Вычислим обратную матрицу для матрицы коэффициентов A:

A^-1 = (1/det(A)) * adj(A), где det(A) – определитель матрицы A, adj(A) – присоединенная матрица к A.

Вычислим определитель матрицы A:

det(A) = 1*(4*4 – 1*1) – 1*(1*4 – 1*1) + 1*(1*1 – 1*4) = 9

Вычислим присоединенную матрицу A:

adj(A) = [4 -1 -1]
[-1 3 -1]
[-1 -1 3]

Теперь найдем обратную матрицу:

A^-1 = (1/9) * [4 -1 -1]
[-1 3 -1]
[-1 -1 3]

Умножим обратную матрицу на вектор-столбец свободных членов B:

X = A^-1 * B = (1/9) * [4 -1 -1] * [3] = [11]
[1]
[-3]

Таким образом, получили решение системы: x1 = 11, x2 = 1, x3 = -3.

Оба способа решения привели к одному и тому же результату, что подтверждает правильность решения.

   
[metform form_id="1136"]