3. Ранг матрицы Элементы линейной алгебры
Ранг матрицы (1) Минором к – го порядка матрицы А называется определитель к – го порядка с элементами, стоящими на пересечении любых к строк и к столбцов. Рассмотрим матрицу
Ранг матрицы (2) Рангом матрицы r(A) называется наибольший из порядков миноров данной матрицы, отличных от нуля.
Элементарные преобразования матриц Вычеркивание нулевой строки Элементарные преобразования матриц Перестановка двух строк Прибавление к одной из строк другой строки, умноженной на любое число
Элементарные преобразования матриц (1) Теорема 1. Любую матрицу с помощью элементарных преобразований можно привести к ступенчатому виду.
Элементарные преобразования матриц (2) Теорема 2. При элементарных преобразованиях ранг матрицы не меняется. Ранг ступенчатой матрицы равен числу (ненулевых) строк.
Пример 6 (1) Найти ранг матрицы:
Пример 6 (2) Решение. Приведем матрицу к ступенчатому виду: ·(-2)
Пример 6 (3) Решение. ·(-2)
Пример 6 (4) Решение. ·(-2) ·(-3)
Пример 6 (5) Решение. ·(-2) ·(-3)
Пример 6 (6) Решение. ·(-1)
Пример 6 (7) Решение. ·(-1) r(A)=2
4. Метод Гаусса
Метод Гаусса (1) Метод последовательного исключения неизвестных – наиболее распространенный метод решения систем линейных уравнений.
Метод Гаусса (2) Рассмотрим систему
Метод Гаусса (3) Рассмотрим систему С помощью элементарных преобразований приводим ее к равносильной системе ступенчатого вида:
Метод Гаусса (4) Возможен один из следующих случаев: 1) система не имеет решений (система несовместна); 2) система имеет единственное решение; 3) система имеет бесчисленное множество решений.
Теорема Кронекера-Капелли (1) Рассмотрим систему уравнений
Теорема Кронекера-Капелли (2) Рассмотрим систему уравнений Обозначим
Теорема Кронекера-Капелли (3) Теорема. Система линейных уравнений совместна тогда и только тогда, когда
Пример 7 (1) Методом Гаусса решить систему уравнений:
Пример 7 (2) Решение. Запишем расширенную матрицу:
Пример 7 (3) Решение. Приведем расширенную матрицу к ступенчатому виду: ·(-2)
Пример 7 (4) Решение. ·(1)
Пример 7 (4) Решение. ·(1) r(A)=r(Ã)=3
Пример 7 (5) Решение.
Пример 7 (6) Решение.
Пример 7 (7) Решение. Найдем x 1 :
Пример 7 (8) Решение. x 1 =1, x 2 =1, x 3 =0 – единственное решение.
Окончание лекции