ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1)...

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( 1) — x 1 + 2x 2 2x 3 + x 4 = 0 2x 1 + 4x 2 x 3 3x 4 = 1 2x 1 x 2 x 3 + 2x 4 = 1 A = 1 2 2 1 0 2 4 1 3 1 2 1 1 2 1 (R1) (R2) (R3) (E1) (E2) (E3) – p. 1/

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Page 1: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

2x1 + 4x2 − x3 − 3x4 = −1

−2x1 − x2 − x3 + 2x4 = −1

l

A =

1 2 −2 1 0

2 4 −1 −3 −1

−2 −1 −1 2 −1

(R1)(R2)(R3)

(E1)(E2)(E3)

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 1/8

Page 2: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

2x1 + 4x2 − x3 − 3x4 = −1

−2x1 − x2 − x3 + 2x4 = −1

l

A =

1 2 −2 1 0

2 4 −1 −3 −1

−2 −1 −1 2 −1

(R1)(R2)(R3)

(E1)(E2)(E3)

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 1/8

Page 3: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

2x1 + 4x2 − x3 − 3x4 = −1

−2x1 − x2 − x3 + 2x4 = −1

l

A =

1 2 −2 1 0

2 4 −1 −3 −1

−2 −1 −1 2 −1

(R1)(R2) − 2 ∗ (R1) (R3) + 2 ∗ (R1)

(E1)(E2) − 2 ∗ (E1)(E3) + 2 ∗ (Ε1)

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 1/8

Page 4: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x3 − 5x4 = −1

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

l

A′ =

1 2 −2 1 0

0 0 3 −5 −1

0 3 −5 4 −1

(R1)(R2) − 2 ∗ (R1) (R3) + 2 ∗ (R1)

(E1)(E2) − 2 ∗ (E1)(E3) + 2 ∗ (Ε1)

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 1/8

Page 5: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x3 − 5x4 = −1

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

l

A′ =

1 2 −2 1 0

0 0 3 −5 −1

0 3 −5 4 −1

(R1)(R2’)(R3’)

(E1)(E2’)(E3’)

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 1/8

Page 6: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x3 − 5x4 = −1

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

l

A′ =

1 2 −2 1 0

0 0 3 −5 −1

0 3 −5 4 −1

(R1)(R2’)(R3’)

(E1)(E2’)(E3’)

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 1/8

Page 7: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

3x3 − 5x4 = −1

l

A” =

1 2 −2 1 0

0 3 −5 4 −1

0 0 3 −5 −1

(R1)(R3’)(R2’) + 0 ∗ (E3’)

(E1)(E3’)(E2’) + 0 ∗ (E3’)

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 1/8

Page 8: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

3x3 − 5x4 = −1

l

A” =

1 2 −2 1 0

0 3 −5 4 −1

0 0 3 −5 −1

(R1)(R2")(R3")

(E1)(E2")(E3")

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 1/8

Page 9: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

3x3 − 5x4 = −1

l

A” =

1 2 −2 1 0

0 3 −5 4 −1

0 0 3 −5 −1

(R1)(R2")(R3") / 3

(E1)(E2")(E3") / 3

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 2/8

Page 10: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

x3 − 5

3x4 = − 1

3

l

A3 =

1 2 −2 1 0

0 3 −5 4 −1

0 0 1 − 5

3− 1

3

(R1)(R2")(R3 )

(E1)(E2")(E3 )

3

3

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 2/8

Page 11: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

x3 − 5

3x4 = − 1

3

l

A3 =

1 2 −2 1 0

0 3 −5 4 −1

0 0 1 − 5

3− 1

3

(R1)(R2") + 5 ∗ (R3 )(R3 )

(E1)(E2") + 5 ∗ (Ε3 )(E3 )

3

3

3

3

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 2/8

Page 12: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x2 − 13

3x4 = − 8

3

x3 − 5

3x4 = − 1

3

l

A4 =

1 2 −2 1 0

0 3 0 − 13

3− 8

3

0 0 1 − 5

3− 1

3

(R1)(R2 ) / 3(R3 )

(E1)(E2 ) / 3(E3 )

3

3

3

3

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 2/8

Page 13: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

x2 − 13

9x4 = − 8

9

x3 − 5

3x4 = − 1

3

l

A5 =

1 2 −2 1 0

0 1 0 − 13

9− 8

9

0 0 1 − 5

3− 1

3

(R1)(R2 )(R3 )

(E1)(E2 )(E3 )

3

3

4

4

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 2/8

Page 14: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

∣∣∣∣∣∣

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

x2 − 13

9x4 = − 8

9

x3 − 5

3x4 = − 1

3

l

A5 =

1 2 −2 1 0

0 1 0 − 13

9− 8

9

0 0 1 − 5

3− 1

3

(R1) − 2 ∗ (R2 ) + 2 ∗ (R3 )(R2 )(R3 )

(E1) − 2 ∗ (Ε2 ) + 2 ∗ (Ε3 )(E2 )(E3 )

3

3

4

4

4 3

4 3

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 2/8

Page 15: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

∣∣∣∣∣∣

x1 +5

9x4 =

10

9

x2 − 13

9x4 = − 8

9

x3 − 5

3x4 = − 1

3

l

A6 =

1 0 0

5

9

10

9

0 1 0 − 13

9− 8

9

0 0 1 − 5

3− 1

3

(R1’)(R2 )(R3 )

(E1’)(E2 )(E3 )

3

3

4

4

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 2/8

Page 16: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 16x1 + 3x2 − 2x3 − x4 = 14x1 + 2x2 − x3 − 2x4 = 0

l

A =

2 1 −1 1 16 3 −2 −1 14 2 −1 −2 0

(R1)(R2)(R3)

(E1)(E2)(E3)

– p. 3/8

Page 17: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —前進消去

(R1)(R2) − 3 ∗ (R1) (R3) − 2 ∗ (R1)

(E1)(E2) − 3 ∗ (E1)(E3) − 2 ∗ (Ε1)

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 16x1 + 3x2 − 2x3 − x4 = 14x1 + 2x2 − x3 − 2x4 = 0

l

A =

2 1 −1 1 16 3 −2 −1 14 2 −1 −2 0

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 3/8

Page 18: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —前進消去

(R1)(R2’)(R3’)

(E1)(E2’)(E3’)

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

x3 − 4x4 = −2

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 1 −4 −2

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 3/8

Page 19: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —前進消去

(R1)(R2’)(R3’) − 1 ∗ (R2’)

(E1)(E2’)(E3’) − 1 ∗ (Ε2’)

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

x3 − 4x4 = −2

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 1 −4 −2

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 3/8

Page 20: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —前進消去

(R1)(R2’)(R3")

(E1)(E2’)(E3")

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

0 = 0

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 0 0 0

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 3/8

Page 21: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —前進消去

(R1)(R2’)(R3")

(E1)(E2’)(E3")

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

0 = 0

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 0 0 0

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 3/8

Page 22: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —後退代入

(R1)(R2’)(R3")

(E1)(E2’)(E3")

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

0 = 0

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 0 0 0

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 4/8

Page 23: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —後退代入

(R1)(R2’)(R3")

(E1)(E2’)(E3")

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

0 = 0

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 0 0 0

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 4/8

Page 24: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —後退代入

(R1) + 1 ∗ (R2’)(R2’)(R3")

(E1) + 1 ∗ (Ε2’)(E2’)(E3")

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

0 = 0

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 0 0 0

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 4/8

Page 25: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —後退代入

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − 3x4 = −1x3 − 4x4 = −2

0 = 0

l

A =

2 1 0 −3 −10 0 1 −4 −20 0 0 0 0

(R1’) / 2(R2’)(R3")

(E1’) / 2(E2’)(E3")

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 4/8

Page 26: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例2) —後退代入

∣∣∣∣∣∣

x1 +1

2x2 − 3

2x4 = − 1

2

x3 − 4x4 = −2

0 = 0

l

A =

1

1

20 − 3

2− 1

2

0 0 1 −4 −2

0 0 0 0 0

(R1")(R2’)(R3")

(E1")(E2’)(E3")

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 4/8

Page 27: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例3) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 16x1 + 3x2 − 2x3 − x4 = 14x1 + 2x2 − x3 − 2x4 = 1

l

A =

2 1 −1 1 16 3 −2 −1 14 2 −1 −2 1

(R1)(R2)(R3)

(E1)(E2)(E3)

– p. 5/8

Page 28: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例3) —前進消去

(R1)(R2) − 3 ∗ (R1) (R3) − 2 ∗ (R1)

(E1)(E2) − 3 ∗ (E1)(E3) − 2 ∗ (Ε1)

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 16x1 + 3x2 − 2x3 − x4 = 14x1 + 2x2 − x3 − 2x4 = 1

l

A =

2 1 −1 1 16 3 −2 −1 14 2 −1 −2 1

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 5/8

Page 29: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例3) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

x3 − 4x4 = −1

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 1 −4 −1

(R1)(R2’)(R3’)

(E1)(E2’)(E3’)

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 5/8

Page 30: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例3) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

x3 − 4x4 = −1

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 1 −4 −1

(R1)(R2’)(R3’) − 1 ∗ (R2’)

(E1)(E2’)(E3’) − 1 ∗ (Ε2’)

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 5/8

Page 31: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例3) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

0 = 1

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 0 0 1

(R1)(R2’)(R3")

(E1)(E2’)(E3")

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 5/8

Page 32: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例3) —前進消去

∣∣∣∣∣∣

2x1 + x2 − x3 + x4 = 1

x3 − 4x4 = −2

0 = 1

l

A =

2 1 −1 1 1

0 0 1 −4 −2

0 0 0 0 1

(R1)(R2’)(R3")

(E1)(E2’)(E3")

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 5/8

Page 33: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

行基本変形と基本行列

P(i, j; c) =

1. . . O

1 · · · c

. . ....

1

O. . .

1

i

j

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

P(i, j; c)A

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 6/8

Page 34: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

行基本変形と基本行列

i

iQ(i; c) =

1. . . O

1c

1

O. . .

1

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

Q(i; c)A

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 6/8

Page 35: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

行基本変形と基本行列

i

j

i j

R(i, j) =

1. . . O

10 · · · 1

1...

. . ....

11 · · · 0

1

O. . .

1

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

R(i, j)A

– p. 6/8

Page 36: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

˛˛˛˛

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

2x1 + 4x2 − x3 − 3x4 = −1

−2x1 − x2 − x3 + 2x4 = −1

l

bA =

2664

1 2 −2 1 0

2 4 −1 −3 −1

−2 −1 −1 2 −1

3775

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 7/8

Page 37: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

˛˛˛˛

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x3 − 5x4 = −1

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

l

bA′ = P(3, 1; 2)P(2, 1;−2) bA

=

2664

1 2 −2 1 0

0 0 3 −5 −1

0 3 −5 4 −1

3775

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 7/8

Page 38: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —前進消去

˛˛˛˛

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

3x3 − 5x4 = −1

l

bA′′ = R(2, 3)P(3, 1; 2)P(2, 1;−2) bA

=

2664

1 2 −2 1 0

0 3 −5 4 −1

0 0 3 −5 −1

3775

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 7/8

Page 39: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

˛˛˛˛

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x2 − 5x3 + 4x4 = −1

x3 − 5

3x4 = − 1

3

l

bA3 = Q(3; 1/3)R(2, 3)P(3, 1; 2)P(2, 1;−2) bA

=

2664

1 2 −2 1 0

0 3 −5 4 −1

0 0 1 − 5

3− 1

3

3775

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 8/8

Page 40: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

˛˛˛˛

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

3x2 − 13

3x4 = − 8

3

x3 − 5

3x4 = − 1

3

l

bA4 = P(2, 3; 5)Q(3; 1/3)R(2, 3)P(3, 1; 2)P(2, 1;−2) bA

=

2664

1 2 −2 1 0

0 3 0 − 13

3− 8

3

0 0 1 − 5

3− 1

3

3775

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 8/8

Page 41: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

˛˛˛˛

x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0

x2 − 13

9x4 = − 8

9

x3 − 5

3x4 = − 1

3

l

bA5 = Q(2; 1/3)P(2, 3; 5)Q(3; 1/3)R(2, 3)P(3, 1; 2)P(2, 1;−2) bA

=

2664

1 2 −2 1 0

0 1 0 − 13

9− 8

9

0 0 1 − 5

3− 1

3

3775

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

行基本変形 第 行に第 行のスカラー倍を加える.

行基本変形 第 行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 第 行と第 行を入れ替える.

– p. 8/8

Page 42: ガウスの消去法 1) — 前進消去takahito/ucourse/algebra1/...ガウスの消去法(例1) — 前進消去 x1 + 2x2 − 2x3 + x4 = 0 3x3 − 5x4 = −1 3x2 − 5x3 + 4x4 =

ガウスの消去法 (例1) —後退代入

˛˛˛˛

x1 + 5

9x4 = 10

9

x2 − 13

9x4 = − 8

9

x3 − 5

3x4 = − 1

3

l

bA6 = P(1, 3; 2)P(1, 2;−2)Q(2; 1/3)P(2, 3; 5)Q(3; 1/3)R(2, 3)P(3, 1; 2)P(2, 1;−2) bA

=

2664

1 0 0 5

9

10

9

0 1 0 − 13

9− 8

9

0 0 1 − 5

3− 1

3

3775

行基本変形 1: 第 i行に第 j( 6= i)行のスカラー倍を加える.

行基本変形 2: 第 i行にゼロでないスカラーを掛ける.

行基本変形 3: 第 i行と第 j行を入れ替える.

– p. 8/8