Контрольная работа на тему: системы линейных уравнений
Системы линейных уравнений
Задание: Решение систем линейных уравнений по правилу Крамера и методом Гаусса.
Цель: формирование умения решать системы линейных уравнений по правилу Крамера и методом Гаусса.
Задание для самостоятельной внеаудиторной работы:
5.1. Изучите теоретические основы решения системы линейных уравнений по правилу Крамера и методом Гаусса.
5.2. Решите систему уравнений, используя правило Крамера:
5.3. Решите систему линейных уравнений по методу Гаусса:
5.4. Фирма для перевозки грузов может заказывать машины трех видов. Если она закажет по одной машине каждого вида, то перевезёт 12 тонн груза. Если закажет по две машины первого и второго вида и одну машину третьего вида, то перевезёт 19 тонн груза. Если же фирма закажет по две машины первого и третьего вида и одну машину второго вида, то перевезёт 20 тонн груза. Какова грузоподъемность каждого вида машин?
Методические указания по выполнению работы:
Для решения систем линейных уравнений применяют правило Крамера и метод Гаусса.
1. Правило Крамера решения системы линейных уравнений с неизвестными.
Система линейных уравнений с неизвестными имеет единственное решение, если определитель , составленный из коэффициентов при неизвестных, отличен от нуля:
где — определитель, полученный из определителя заменой столбца коэффициентов при столбцом свободных членов;
— определитель, полученный из определителя заменой столбца коэффициентов при столбцом свободных членов;
— определитель, полученный из определителя заменой столбца коэффициентов при столбцом свободных членов.
Пример 1.
Решите систему уравнений по правилу Крамера:
Решение:
Составим определитель из коэффициентов при неизвестных и вычислим его:
Определитель отличен от 0, следовательно, система имеет единственное решение. Для его нахождения вычислим , и :
По правилу Крамера найдем неизвестные:
Замечание. Для проверки правильности решения системы уравнений необходимо подставить найденные значения неизвестных в каждое из уравнений данной системы. При этом, если все уравнения обратятся в тождества, то система решена верно.
Истинно.
Итак, решение системы найдено правильно.
Ответ:
2. Метод Гаусса решения систем линейных уравнений
- Составьте расширенную матрицу системы — матрицу, состоящую из коэффициентов при неизвестных и столбца свободных членов.
- С помощью элементарных преобразований приведите полученную матрицу к ступенчатому виду.
- Восстановите систему линейных уравнений, равносильную исходной, начиная с последнего уравнения, и найдите значения неизвестных.
Метод Гаусса является более универсальным, чем правило Крамера, так как позволяет находить решения в следующих случаях:
- число уравнений не равно числу неизвестных.
- если в правиле Крамера .
Ответ на вопрос о существовании и количестве решений системы линейных уравнений дает теорема Кронекера-Капелли (критерий совместности системы линейных уравнений): система линейных уравнений с неизвестными совместна тогда и только тогда, когда ранг основной матрицы (матрицы, составленной из коэффициентов при неизвестных) равен рангу расширенной матрицы , причем:
- если (ранг матрицы равен числу неизвестных), то система имеет единственное решение;
- если (ранг матрицы меньше числа неизвестных), то система имеет бесконечное множество решений.
Все возможные случаи решения системы линейных уравнений (одно решение, нет решений, множество решений) разобраны в примерах 2-4.
Пример 2.
Решите систему уравнений методом Гаусса:
Решение:
Выпишем расширенную матрицу системы и приведем её к ступенчатому виду:
Поменяем местами первую и третью строки матрицы, что равносильно перестановке первого и третьего уравнений системы. Это позволит нам избежать появления дробных коэффициентов
при последующих вычислениях.
Первую строку полученной матрицы умножаем последовательно на (-2) и (-3) и сложим соответственно со второй и третьей строками, при этом будет иметь вид:
Для упрощения вычислений умножим третью строку на (-0,1) и поменяем ее местами со второй строкой. Тогда получим:
Далее, умножая вторую строку матрицы на 9 и складывая с третьей, окончательно получим:
Восстановим из полученной матрицы систему уравнений, равносильную данной, начиная с последнего уравнения:
Из последнего уравнения находим: .
Подставим во второе уравнение системы: .
После подстановки и в первое уравнение получим: ; . Итак, .
Следовательно, решение системы найдено верно.
Ответ: .
Пример 3.
Найдите все решения системы линейных уравнений:
Решение:
Составим расширенную матрицу системы и приведем ее к ступенчатому виду.
Домножим первую строку на (-2) и сложим ее со второй строкой:
Сложим первую и третью строки:
Домножим вторую строку на 2 и сложим ее с третьей строкой:
Вычеркнем нулевую строку:
Видим, что ранг основной матрицы равен рангу расширенной матрицы и равен двум. Следовательно, в силу критерия Кронеккера-Капелли, система имеет решения. Так как ранг матрицы (два) меньше числа неизвестных (три), то система имеет бесчисленное множество решений. Найдем эти решения.
Восстановим систему уравнений, равносильную исходной:
Пусть — свободная переменная, которая может принимать любые числовые значения. Выразим из первого уравнения : .
Подставим данное выражение во второе уравнение:
Такое решение будем называть общим решением системы. Запишем общее решение системы в виде тройки чисел: .
Ответ: .
Пример 4.
Докажите, что система линейных уравнений не имеет решений:
Решение:
Составим расширенную матрицу системы и приведем ее к ступенчатому виду.
Домножим первую строку на (-3) и сложим ее со второй строкой:
Домножим первую строку на 2 и сложим ее с третьей строкой:
Сложим вторую и третью строки:
Видим, что ранг основной матрицы (2) не равен рангу расширенной матрицы (3). Следовательно, в силу критерия Кронеккера-Капелли, система не имеет решений.
На этой странице вы сможете посмотреть все остальные темы готовых контрольных работ по высшей математике:
Обратите внимание на похожие контрольные работы возможно они вам будут полезны:
Образовательный сайт для студентов и школьников
Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.
© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института
Контрольная работа «Методы решения систем линейных уравнений»
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Контрольная работа №1
Системы линейных уравнений ТЕМА 1. Системы линейных уравнений.
Матрицы и действия с ними.
Определители и их основные свойства.
Методы решения систем линейных уравнений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Ильин В. А., Позняк Э. Г. Линейная алгебра: Учеб. для вузов.-5-е изд., стер. — М.: Физматлит, 2002. – 317 с.
Беклемишев Д. В. Курс линейной алгебры и аналитической геометрии: — М.: Физматлит, 2003. – 303 с.
Клетеник Д. В. Сборник задач по аналитической геометрии: Учеб. пособие для втузов / ред. Ефимов Н. В. – 17-е изд., стер. – СПб: Профессия, 2001. – 199 с.
Бугров Я.С., Никольский С.М. Высшая математика: Учеб.для вузов: в 3т.-5-е изд., стер.-М.:Дрофа.- (Высшее образование. Современный учебник). т.1. Элементы линейной алгебры и аналитической геометрии.-2003.-284 с.
Данко П.Е. и др. Высшая математика в упражнениях и задачах (с решениями): в 2 ч./ Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я -6-е изд..-М.: ОНИКС 21 век, ч.1. -2002.-304 с.
Решение типового варианта контрольной работы.
Задача 1. Вычислить определитель .
Решение. Для вычисления определителя третьего порядка будем использовать известную формулу Саррюса (правило треугольников), которое может быть записано следующей формулой:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Решим систему матричным способом, для этого вычислим обратную матрицу , где — алгебраические дополнения к элементам матрицы.
— матрица невырожденная.
Решим систему методом Крамера. Главный определитель системы:
. Разложим определитель по элементам первой строки, пользуясь формулой .
Запишем и вычислим вспомогательные определители
Тогда
Ответ:
Решим систему методом Гаусса, для этого составим расширенную матрицу системы и упростим ее приведением к треугольному виду.
Таким образом, система равносильна системе
Находим
Ответ: , ,
При решении всеми методами одной и той же системы, мы получим один ответ.
Задача 3. Выполнить действия:
Решение. Выполним решение по действиям.
=
.
.
Ответ: .
Операция умножения двух матриц вводится только для случая, когда число столбцов первой матрицы равно числу строк второй матрицы.
Если , , то произведением матрицы называется матрица , такая, что , где .
Пример:
Произведение не определено, так как число столбцов матрицы А (3) не совпадает с числом строк матрицы В (2).
Произведение определено.
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера.
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера
Задача 3. Выполнить действия:
Контрольная работа №1.
Задача 1. Вычислить определитель:
Задача 2. Решить систему методом Гаусса, матричным способом и используя правило Крамера
Контрольная работа: Метод Гаусса для решения систем линейных уравнений
Название: Метод Гаусса для решения систем линейных уравнений Раздел: Рефераты по математике Тип: контрольная работа Добавлен 00:27:45 12 декабря 2010 Похожие работы Просмотров: 9756 Комментариев: 26 Оценило: 5 человек Средний балл: 4.8 Оценка: неизвестно Скачать |