SLAE 解的高斯方法

在本出版物中,我們將考慮什麼是高斯方法,為什麼需要它,以及它的原理是什麼。 我們還將使用一個實際示例演示如何應用該方法來求解線性方程組。

內容

高斯方法的描述

高斯法 是用於求解的經典變量順序消除方法。 它以德國數學家卡爾·弗里德里希·高斯(Carl Friedrich Gauss,1777-1885)的名字命名。

但首先,讓我們回顧一下 SLAU 可以:

  • 有一個單一的解決方案;
  • 有無數個解;
  • 不兼容,即沒有解決方案。

實際好處

高斯方法是求解包含三個以上線性方程以及非方形系統的 SLAE 的好方法。

高斯方法的原理

該方法包括以下步驟:

  1. – 對應於方程組的增廣矩陣,通過行上方的方式減少為上三角(階梯式)形式,即在主對角線下方應該只有等於零的元素。
  2. 背部 – 在生成的矩陣中,主對角線上方的元素也設置為零(下三角視圖)。

SLAE解決方案示例

讓我們使用高斯方法求解下面的線性方程組。

SLAE 解的高斯方法

解決方案

1. 首先,我們以擴展矩陣的形式呈現 SLAE。

SLAE 解的高斯方法

2. 現在我們的任務是重置主對角線下的所有元素。 進一步的行動取決於具體的矩陣,下面我們將描述適用於我們案例的那些。 首先,我們交換行,從而將它們的第一個元素按升序排列。

SLAE 解的高斯方法

3. 第二行減去第一行的兩倍,第三行減去第一行的三倍。

SLAE 解的高斯方法

4.將第二行添加到第三行。

SLAE 解的高斯方法

5. 第一行減去第二行,同時將第三行除以-10。

SLAE 解的高斯方法

6.第一階段完成。 現在我們需要獲取主對角線上方的空元素。 為此,請從第一行中減去乘以 7 的第三行,然後將乘以 5 的第三行與第二行相加。

SLAE 解的高斯方法

7. 最終展開的矩陣如下所示:

SLAE 解的高斯方法

8. 它對應於方程組:

SLAE 解的高斯方法

答: 根 SLAU: x = 2, y = 3, z = 1。

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