理论教育 消元法解线性方程组-线性代数

消元法解线性方程组-线性代数

时间:2023-11-07 理论教育 版权反馈
【摘要】:所谓方程组的一个解,指的是由n个数组成的有序数组(k1,k2,…,kn代入方程取代x1,x2,…,xn取什么值,方程组都无解,即方程组无解.如果dr+1=0,或者方程组中没有0=0这种方程时,有两种可能:①r=n.此时,阶梯形方程组为,显然方程组有解,且有唯一解,可用回代法依次求出xn,xn1,…,x1.②r <n.此时阶梯形方程组为,其中crr≠0.通过移项,将它改写为.接下来,采用回代法,用xr+1,…,xn表示出x1,x2,…

消元法解线性方程组-线性代数

所谓方程组(1)的一个解,指的是由n个数组成的有序数组(k1,k2,…,kn),当分别用k1,k2,…,kn代入方程取代x1,x2,…,xn后,方程组(1)中每个等式变为恒等式,方程组(1)的解的全体称为它的解集合.解方程组实际上就是找出它的全部解,或者说,求出它的解集合.如果两个方程组有相同的解集合,它们就称为同解的.本章第六节还会专门对线性方程组解的结构进行讨论.

中学代数里,已经学习过用加减消元法和代入消元法解二元、三元线性方程组.

例1 求解线性方程组.

解:利用消元法解方程组

将x3=−6代入方程②和①,解得x2=−1,x1=9,即方程组的解为.

消元法实际上就是反复地对方程组进行变换,所做的变换由以下三种基本变换构成:

(1)互换两个方程的位置;

(2)方程两端同乘以k;

(3)把一个方程的k倍加到另一方程.(www.daowen.com)

可以证明,变换前后方程组的解不变,即变换前后的方程组是同解的.采用消元法求解一般线性方程组,一步一步变换下去,最终会得到一个形如式(2)的阶梯形方程组.显然,方程组(2)和方程组(1)是同解的.

根据dr+1的取值以及r与n的大小关系,可分以下几种情况讨论方程组(2)的解:

(1)如果dr+1≠0,就出现了零等于非零的矛盾情况,意味着无论x1,x2,…,xn取什么值,方程组都无解,即方程组(1)无解.

(2)如果dr+1=0,或者方程组(2)中没有0=0这种方程时,有两种可能:

① r=n.

此时,阶梯形方程组为,显然方程组有解,且有唯一解,可用回代法依次求出xn,xn−1,…,x1.

② r <n.

此时阶梯形方程组为,其中crr≠0.通过移项,将它改写为.接下来,采用回代法,用xr+1,…,xn表示出x1,x2,…,xr.显然,方程组有解,且有无穷多解.

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