1/10. Kapitola 12: Soustavy lineárních algebraických rovnic

Podobné dokumenty
Soustava m lineárních rovnic o n neznámých je systém

Soustavy lineárních rovnic

Obsah. Lineární rovnice. Definice 7.9. a i x i = a 1 x a n x n = b,

1 Determinanty a inverzní matice

10. Soustavy lineárních rovnic, determinanty, Cramerovo pravidlo

Jedná se o soustavy ve tvaru A X = B, kde A je daná matice typu m n,

Soustavy lineárních rovnic

Matematika B101MA1, B101MA2

VĚTY Z LINEÁRNÍ ALGEBRY

Soustavy lineárních algebraických rovnic SLAR

Základy matematiky pro FEK

Kapitola 11: Vektory a matice:

Soustavy linea rnı ch rovnic

Soustavy. Terminologie. Dva pohledy na soustavu lin. rovnic. Definice: Necht A = (a i,j ) R m,n je matice, b R m,1 je jednosloupcová.

0.1 Úvod do lineární algebry

Necht tedy máme přirozená čísla n, k pod pojmem systém lineárních rovnic rozumíme rovnice ve tvaru

Matematika (CŽV Kadaň) aneb Úvod do lineární algebry Matice a soustavy rovnic

Lineární algebra. Soustavy lineárních rovnic

Kapitola 11: Vektory a matice 1/19

0.1 Úvod do lineární algebry

8 Matice a determinanty

Soustavy lineárních rovnic a determinanty

1 Řešení soustav lineárních rovnic

1 Vektorové prostory.

SOUSTAVY LINEÁRNÍCH ROVNIC

(Cramerovo pravidlo, determinanty, inverzní matice)

Vektory a matice. Obsah. Aplikovaná matematika I. Carl Friedrich Gauss. Základní pojmy a operace

VI. Maticový počet. VI.1. Základní operace s maticemi. Definice. Tabulku

Podobnost matic. Definice 8.6. Dány matice A, B M n (C). Jestliže existuje regulární matice P M n (C) tak,

1 Soustavy lineárních rovnic

Matematika 2 pro PEF PaE

IB112 Základy matematiky

Operace s maticemi. 19. února 2018

Řešení. Hledaná dimenze je (podle definice) rovna hodnosti matice. a a 2 2 1

Matice. Předpokládejme, že A = (a ij ) je matice typu m n: diagonálou jsou rovny nule.

Čtvercové matice. Čtvercová matice je taková matice, jejíž počet řádků je roven počtu jejích sloupců

Determinanty. Obsah. Aplikovaná matematika I. Pierre Simon de Laplace. Definice determinantu. Laplaceův rozvoj Vlastnosti determinantu.

Skalár- veličina určená jedním číselným údajem čas, hmotnost (porovnej životní úroveň, hospodaření firmy, naše poloha podle GPS )

7. Lineární vektorové prostory

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Modernizace studijního programu Matematika na PřF Univerzity Palackého v Olomouci CZ.1.07/2.2.00/28.

Připomenutí co je to soustava lineárních rovnic

MATICE. a 11 a 12 a 1n a 21 a 22 a 2n A = = [a ij]

3 Lineární kombinace vektorů. Lineární závislost a nezávislost

Vektorový prostor. Př.1. R 2 ; R 3 ; R n Dvě operace v R n : u + v = (u 1 + v 1,...u n + v n ), V (E 3 )...množina vektorů v E 3,

Základy maticového počtu Matice, determinant, definitnost

Matematika 2 (Fakulta ekonomická) Cvičení z lineární algebry. TU v Liberci

7. Důležité pojmy ve vektorových prostorech

Katedra aplikované matematiky FEI VŠB Technická univerzita Ostrava luk76/la1

Fakt. Každou soustavu n lineárních ODR řádů n i lze eliminací převést ekvivalentně na jednu lineární ODR

Operace s maticemi

Úvod do lineární algebry

Matice. Modifikace matic eliminační metodou. α A = α a 2,1, α a 2,2,..., α a 2,n α a m,1, α a m,2,..., α a m,n

[1] LU rozklad A = L U

5. Maticová algebra, typy matic, inverzní matice, determinant.

Vektorové podprostory, lineární nezávislost, báze, dimenze a souřadnice

ČTVERCOVÉ MATICE. Čtvercová matice je taková matice, kde počet řádků je roven počtu jejích sloupců. det(a) značíme determinant čtvercové matice A

Co je obsahem numerických metod?

a + b + c = 2 b + c = 1 a b = a 1 2a 1 + a a 3 + a 5 + 2a 2 + a 2 + a

a počtem sloupců druhé matice. Spočítejme součin A.B. Označme matici A.B = M, pro její prvky platí:

Základy matematiky pro FEK

α 1 α 2 + α 3 = 0 2α 1 + α 2 + α 3 = 0

DEFINICE Z LINEÁRNÍ ALGEBRY

Lineární algebra Operace s vektory a maticemi

HODNOST A DETERMINANT MATICE, INVERZNÍ MATICE

ftp://math.feld.cvut.cz/pub/olsak/linal/

z textu Lineární algebra

HODNOST A DETERMINANT MATICE, INVERZNÍ MATICE

Přednáška 4: Soustavy lineárních rovnic

Numerické metody a programování

Gymnázium, Brno, třída Kapitána Jaroše 14. Matice. Konzultant: Mgr. Aleš Kobza Ph.D.

Transformace souřadnic

D 11 D D n1. D 12 D D n2. D 1n D 2n... D nn

Uspořádanou n-tici reálných čísel nazveme aritmetický vektor (vektor), ā = (a 1, a 2,..., a n ). Čísla a 1, a 2,..., a n se nazývají složky vektoru

Číselné vektory, matice, determinanty

Vektory a matice. Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) LDR druhého řádu VMAT, IMT 1 / 22

MATEMATIKA PRO PŘÍRODNÍ VĚDY LINEÁRNÍ ALGEBRA, DIFERENCIÁLNÍ POČET MPV, LADP TUL, ZS 2009/10

SOUSTAVY LINEÁRNÍCH ALGEBRAICKÝCH ROVNIC

Soustavy lineárních rovnic

AVDAT Vektory a matice

1 Zobrazení 1 ZOBRAZENÍ 1. Zobrazení a algebraické struktury. (a) Ukažte, že zobrazení f : x

1 Linearní prostory nad komplexními čísly

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

pro řešení soustav lineárních rovnic. Gaussova eliminační metoda pro řešení soustavy lineárních rovnic sestává ze dvou kroků:

ALGEBRA A TEORETICKÁ ARITMETIKA. 1. část - Lineární algebra. doc.rndr. Jarmila Novotná, CSc. doc.rndr. Milan Trch, CSc.

Učební texty k státní bakalářské zkoušce Matematika Diferenciální rovnice. študenti MFF 15. augusta 2008

Úvodní informace Soustavy lineárních rovnic. 12. února 2018

4. Trojúhelníkový rozklad p. 1/20

2. Lineární algebra 2A. Matice a maticové operace. 2. Lineární algebra

[1] Determinant. det A = 0 pro singulární matici, det A 0 pro regulární matici

VEKTOROVÝ PROSTOR. Vektorový prostor V n je množina všech n-složkových vektorů spolu s operacemi sčítání, odčítání vektorů a reálný násobek vektoru.

Lineární algebra - I. část (vektory, matice a jejich využití)

FP - SEMINÁŘ Z NUMERICKÉ MATEMATIKY. Katedra matematiky a didaktiky matematiky Technická univerzita v Liberci

Aplikovaná numerická matematika - ANM

Numerické metody a programování. Lekce 4

Gymnázium, Brno. Matice. Závěrečná maturitní práce. Jakub Juránek 4.A Školní rok 2010/11

Determinanty. Determinanty. Přednáška MATEMATIKA č. 3. Jiří Neubauer

Matice. Přednáška MATEMATIKA č. 2. Jiří Neubauer. Katedra ekonometrie FEM UO Brno kancelář 69a, tel

fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem na disciplíny společného základu (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.

Transkript:

1/10 Kapitola 12: Soustavy lineárních algebraických rovnic

Soustavy lineárních algebraických rovnic 2/10 Definice: Soustavou m lineárních algebraických rovnic o n neznámých rozumíme soustavu rovnic a 11 x 1 + + a 1n x n = b 1, a m1 x 1 + + a mn x n = b m, kde a ij, b i R jsou daná čísla a x 1,, x n jsou neznámé Maticový zápis: a 11 a 1n b 1 a m1 a mn b m

Soustavy lin rovnic - terminologie 3/10 A = (a ij ) - matice soustavy (matice typu (m, n)) b = (b1,, b m ) T - vektor pravých stran (sloupcový vektor) x = (x 1,, x n ) T - vektor neznámých (sloupcový vektor) (A b) - rozšířená matice soustavy (matice typu (m, n + 1)) Homogenní soustava vektor b = 0 Nehomogenní soustava vektor b 0 Řešení soustavy každý vektor x = (x 1,, x n ), který splňuje všechny rovnice

Maticový zápis 4/10 Soustavu a 11 x 1 + + a 1n x n = b 1 a m1 x 1 + + a mn x n = b m můžeme ekvivalentně přepsat pomocí násobení matic (důležité - rozmyslete si) a 11 a 1n a m1 a mn x 1 x n = b 1 b m neboli A x = b

Řešení soustav 5/10 Věta: (Frobeniova) Soustava A x = b má řešení právě tehdy, když h(a) = h(a b) Uvidíme, že vždy nastává právě jeden z případů: h(a) < h(a b) soustava nemá žádné řešení h(a) = h(a b) = n soustava má právě jedno řešení h(a) = h(a b) = h < n soustava má nekonečně mnoho řešení, n h je počet volitelných parametrů (n = počet neznámých)

Gaussova eliminace Metoda řešení soustav lineárních rovnic A x = b: (i) (A b) převedeme ekviv řádkovými úpravami na HT-matici (B d) Jediná povolená sloupcová úprava je výměna sloupců: při prohazování sloupců se prohazují i neznámé sloupec odpovídající sloupci pravých stran nesmíme zaměnit s jiným sloupcem (ii) h(a) = h(b), h(a b) = h(b d) h(a) < h(a b) soustava nemá řešení h(a) = h(a b) soustava má řešení h(a) = n právě jedno řešení h(a) < n nekonečně mnoho řešení (iii) k = n h(a) = počet volitelných parametrů posledních k neznámých = parametry (iv) zpětný chod Gaussovy eliminace: hodnoty ostatních neznámých postupně určujeme z rovnic matice (B d) (v závislosti na parametrech) - postupujeme od posledního k prvnímu řádku (B d) 6/10

7/10 Řešení homogenních soustav Věta: Homogenní soustava A x = o je vždy řešitelná Všechna její řešení splňují: (i) součet dvou řešení je opět řešení, tj A x = o A y = o A ( x + y) = o (ii) násobek řešení je opět řešení, tj A x = o A (α x) = o Počet LN řešení homogenní soustavy je roven číslu k = n h(a) Pro homogenní soustavy nastávají tedy pouze 2 případy: h(a) = n k = 0 A x = o má pouze nulové (tzv triviální) řešení h(a) < n k > 0 A x = o má nekonečně mnoho řešení

Řešení nehomogenních soustav 8/10 Věta: Je-li V N množina všech řešení A x = b V H množina všech řešení A x = o Pak V N = x 0 + V H kde x 0 je libovolné řešení nehomogenní soustavy A x = b Příklad: [ 1 2 1 1 3 0 1 0 1 2 ] Řešení: (x 1, x 2, x 3, x 4 ) = ( 1, 2, 0, 0) + s( 1, 0, 1, 0) + t(3, 1, 0, 1), s, t, R }{{}}{{}}{{} V N x 0 V H Pozn 1 Srovnejte s y = y H + y p pro DR

9/10 Věta: Bud A čtvercová matice řádu n Pak následující podmínky jsou ekvivalentní: h(a) = n det A 0 řádky matice A jsou lineárně nezávislé sloupce matice A jsou lineárně nezávislé Homogenní soustava A x = o má pouze nulové řešení Pro každé b má soustava A x = b právě jedno řešení Připomeň: Pokud je splněno, říkáme, že A je regulární

Cramerovo pravidlo 10/10 Věta: (bez Dk) Uvažujme soustavu A x = b, kde A je regulární čtvercová matice řádu n Označme A i matici, která vznikne z matice A nahrazením i-tého sloupce A vektorem b pravých stran Potom jediné řešení x = (x 1,, x n ) T soustavy A x = b je dáno vztahem x i = det A i, i = 1,, n det A