Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

Mátrixok

266
Csatoltam képet.
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Felsőoktatás / Matematika

Válaszok

1
Az ilyen feladatokat Gauss-eliminációval szokás megcsinálni; először felírunk egy bővített mátrixot az együtthatókból:

[ 1 -1 2 | 5 ]
[ 2 -2 1 | 1 ]
[ 3 -2 7 | 20 ]

Arra hajtunk, hogy a bal oldalon minden sorban és minden oszlopban pontosan egy 0-tól különböző szám legyen (a legjobb, ha 1-esek). Amit szabad tenni:

-cserélgetni a sorokat és az oszlopokat (itt felesleges)
-0-tól különböző számmal szorozni és osztani soronként
-komplett sorokat kivonni egymásból

Az egyetemen úgy szokták tanítani, hogy valamelyik sorban kiválasztunk bal oldalról egy 1-est (ha nincs 1-es, akkor valamelyik sort végigosztjuk valamelyik számmal, hogy legyen), majd ennek megfelelő számszorosát kivonjuk a többi sorból (ezt azt jelenti, hogy a kiválasztott 1-es oszlopában csupa 0 kell, hogy legyen). Ezzel a fajta számolással csak annyi a probléma, hogy nagyon gyakran törtszámok jönnek elő, ami nem kellemes. Ami ennél sokkal egyszerűbb, hogy az egyenlő együtthatók módszerét használjuk, amit már a kétismeretlenes lineáris egyenletrendszernél megtanultunk, tehát:

Válasszunk ki egy számot a bal oldalról:

[ (1) -1 2 | 5 ]
[ 2 -2 1 | 1 ]
[ 3 -2 7 | 20 ]

Mindegyik egyenletet úgy szorozzuk egy 0-tól különböző számmal, hogy a kiválasztott szám oszlopában minden szám ugyanolyan legyen. Kézenfekvő, hogy 6-osra változtatunk, ekkor az első sort 6-tal, a másodikat 3-mal, a harmadikat 2-vel szorozzuk:

[ (6) -6 12 | 30 ]
[ 6 -6 3 | 3 ]
[ 6 -4 14 | 40 ]

A következő lépésben az első sor számait kivonjuk a többi sor számaiból, oszloponként, az első sor ugyanúgy marad:

[ (6) -6 12 | 30 ]
[ 0 0 -9 | -27 ]
[ 0 2 2 | 10 ]

A következő lépésben megint kiválasztunk egy számot, de az előzővel nem lehet azonos sorban vagy oszlopban. Legyen a jobb alsó 2-es:

[ (6) -6 12 | 30 ]
[ 0 0 -9 | -27 ]
[ 0 2 (2) | 10 ]

A legkisebb pozitív szám, amit a 12-ből, a (-9)-ből és a 2-ből ki tudunk hozni, az a 36, ezért az első sor számait szorozzuk 3-mal, a másodikét (-4)-gyel, a harmadikét 18-cal:

[ (18) -18 36 | 90 ]
[ 0 0 36 | 108 ]
[ 0 36 (36) | 180 ]

Ezután újra kivonunk, az utolsó sor változatlan marad:

[ (18) -54 0 | -90 ]
[ 0 -36 0 | -72 ]
[ 0 36 (36) | 180 ]

Kizárásos alapon az utolsó szám a középső (-36)-os lehet csak. Érdemes észrevenni, hogy soronként tudunk osztani úgy, hogy minden tag egész marad; az elsőben 18-cal, a másodikban (-36)-tal, a harmadikban 36-tal:

[ (1) -3 0 | -5 ]
[ 0 (1) 0 | 2 ]
[ 0 1 (1) | 5 ]

Ezzel kaptunk egy egyszerűbb alakot, és azt látjuk, hogy a középső oszlopot 3-ra tudjuk kihozni:

[ (-1) 3 0 | 5 ]
[ 0 (3) 0 | 6 ]
[ 0 3 (3) | 15 ], kivonás után:

[ (-1) 0 0 | -1 ]
[ 0 (3) 0 | 6 ]
[ 0 0 (3) | 9 ], végül soronként osztunk úgy, hogy a bal oldalon 1-esek és 0-k legyenek:

[ (1) 0 0 | 1 ]
[ 0 (1) 0 | 2 ]
[ 0 0 (1) | 3 ]

A mátric visszafejthető egyenletrendszerré:

1*x₁ + 0*x₂ + 0*x₃ = 1
0*x₁ + 1*x₂ + 0*x₃ = 2
0*x₁ + 0*x₂ + 1*x₃ = 3, magyarul:

x₁=1, x₂=2, x₃=3

A többit ugyanígy meg lehet oldani.

Ennek az egyenletrendszernek konkrét megoldása volt, tehát minden ismeretlen pontosan 1 értéket vehet fel. Ezen kívül 3 szélsőséges eset történhet:

1. Nullsor, tehát valamelyik sorban minden szám 0 lett, ez majd azt fogja eredményezni, hogy bizonyos ismeretlenek nem konkrét értékeket vehetnek fel, hanem az egyik a másik függvényében fejezhető csak ki.
2. Nulloszlop, tehát valamelyik, a vonaltól balra eső oszlopban csupa 0 lesz, ez majd azt fogja jelenteni, hogy attól az ismeretlentől, amelyiknek az oszlopa kinullázódott, attól nem fog függni az egyenletrendszer megoldása, vagyis az bármilen számot felvehet,
3. Tilos sor: a bal oldal egyik sorában a vonaltól balra csak 0 van, a vonal jobb oldalán pedig egy 0-tól különböző szám. Ez gyakorlatilag azt jelenti, hogy ha például 0 0 0 | 5 jönne ki, hogy 0=5, ami értelemszerűen nem lehetséges, ebben az esetben nincs megoldása az egyenletrendszernek.
1