he phuong trinh (chuong 2)

Post on 18-Jul-2015

253 Views

Category:

Documents

2 Downloads

Preview:

Click to see full reader

TRANSCRIPT

CHƯƠNG 2

2 3 7 1

3 9 2 3

4 5 0

x y z

x y z

x y z

− + = + − =− + − =

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ phương trình tuyến tính

,(2.1)

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ phương trình tuyến tính

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ phương trình tuyến tính

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ phương trình tuyến tính

Ví dụ: Cho hệ phương trình

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 3 4

2 3 4

2 3 5 2

2 3 4 0

3 8 5 3 2

4 2 7 9

x x x x

x x x x

x x x x

x x x

− + − =− − + + = + − + = − − + − =

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ phương trình tuyến tính

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑§5: Hệ phương trình tuyến tính

Ví dụ: Cho hệ phương trình

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 3 4

2 3 4

2 3 5 2 2 3 5 1

2 3 4 0 1 2 3 4

3 8 5 3 2 3 8 5 3

0 4 2 74 2 7 9

x x x x

x x x xA

x x x x

x x x

− + − = − − − − + + = − − ↔ = + − + = − − − −− + − =

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ phương trình tuyến tính

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ phương trình tuyến tính

Ví dụ: Cho hệ phương trình

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 3 4

2 3 4

2 3 5 2 2

2 3 4 0 0

3 8 5 3 2 2

94 2 7 9

x x x x

x x x xB

x x x x

x x x

− + − = − − + + = ↔ = + − + = − − − + − =

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ phương trình tuyến tính

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ phương trình tuyến tính

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑§5: Hệ phương trình tuyến tính

Ví dụ: Cho hệ phương trình

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 3 4

2 3 4

2 3 5 2

2 3 4 0

3 8 5 3 2

4 2 7 9

2 3 5 1 2

1 2 3 4 0

3 8 5 3 2

0 4 2 7 9

bs

x x x x

x x x x

x x x x

x x x

A

− + − =− − + + = + − + = − − + − =

− − − − ↔ = − − − −

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ phương trình tuyến tính

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑§5: Hệ phương trình tuyến tính

Ví dụ:2 7 1 9

3 1 4 0

5 9 2 5

x

y

z

− =

2 7 9

3 4 0

5 9 2 5

x y z

x y z

x y z

+ + =⇔ − + = + + =

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

Ví dụ: Giải hệ phương trình tuyến tính sau:

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

Bài tập: Giải hệ phương trình sau:

1 2 3

1 2 3

1 2 3

2 1

2 3 5

3 2 1

x x x

x x x

x x x

− + = + − = − + =

1 1 2

2 1 3

3 2 1

D

−= −

1

1 1 2

5 1 3

1 2 1

D

−= −

2

1 1 2

2 5 3

3 1 1

D = −

3

1 1 1

2 1 5

3 2 1

D

−=

= -19= -19

= -29= -29

= -9= -9

= -8= -8

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ Grame

11

22

33

198

298

98

Dx DDx DDx D

−= = −−= = −−= = −

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Các phép biến đổi tương đương hệ phương trìnhCác phép biến đổi tương đương hệ phương trìnhNhân một số ( ) vào 2 vế của 1 PT của Nhân một số ( ) vào 2 vế của 1 PT của hệ.hệ.Đổi chỗ hai PT của hệ.Đổi chỗ hai PT của hệ.Nhân một số ( ) vào một PT rồi cộng vào Nhân một số ( ) vào một PT rồi cộng vào PT khác của hệ.PT khác của hệ.

0λ ≠

0λ ≠

1

2 3 2

2 5

x y z

x y z

x y z

− + = + − = + + =

1

2 3 2

2 4 2 10

x y z

x y z

x y z

− + =⇔ + − = + + =

2 4 2 10

1

2 3 2

x y z

x y z

x y z

− + =⇔ + + = + − =

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Như vậy các phép biến đổi tương đương hệ PT chính là các phép BĐSC trên dòng của ma trận bổ sung tương ứng..

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Xét hệ phương trình tổng quát sau:

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Ta có ma trận bổ sung tương ứng

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

11 12 1 1 1

22 2 2 2

' ' ... ' ... ' '

0 ' ... ' ... ' '

... ... ... ... ... ... ...

' 0 0 ... ' ... ' '

0 0 ... 0 ... 0

.. .. .. .. .. .. ..

0 0 ... 0 ... 0 0

r n

r n

r r r n r

a a a a b

a a a b

A a a b

k

=

Bằng các phép BĐSC chuyển ma trận bổ sung về dạng:

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Ma trận A’ tương ứng cho ta hệ PTTT

11 1 12 2 1 1 1

22 2 2 2 2

1 2

' ' ... ' ... ' '

' ... ' ... ' '

... ... ... ... ...

' ... ' '

0 0 ... 0 ... 0

r r n n

r r n n

r r r r n n r

r n

a x a x a x a x b

a x a x a x b

a x a x b

x x x x k

+ + + + + = + + + + = + + = + + + + + =

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Khi đó ta có: 1. Nếu thì PT thứ (r +1) vô nghiệm suy

ra hệ PT vô nghiệm. 2. Nếu thì hệ có nghiệm:

a. Nếu r = n (số ẩn) thì hệ PT có nghiệm duy nhất. b. Nếu r < n (số ẩn) thì hệ PT có vô số nghiệm, phụ thuộc vào (n – r) tham số.

0k ≠

0k =

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

a. Khi r = n (số ẩn) thì hệ PT (II) viết dưới dạng:

11 1 12 2 1 1 1

22 2 2 2 2

' ' ... ' ... ' '

' ... ' ... ' '

... ... ... ... ...

' ... ' '

... ... ...

' '

r r n n

r r n n

rr r rn n r

nn n n

a x a x a x a x b

a x a x a x b

a x a x b

a x b

+ + + + + = + + + + = + + =

=

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

b. Khi r < n ta chuyển (n – r) ẩn sang vế phải của hệ PT ta được hệ PT sau:

Ta xem các ẩn ở vế phải là các tham số, sau đó giải các ẩn còn lại theo các tham số đó.

11 1 12 2 1 1( 1) 1 1 1

22 2 2 2( 1) 1 2 2

( 1) 1

' ' ... ' ' ... ' '

' ... ' ' ... ' '

... ... ... ... ...

' ' ... ' '

r r r r n n

r r r r n n

r r r r r r r n n r

a x a x a x a x a x b

a x a x a x a x b

a x a x a x b

+ +

+ +

+ +

+ + + = − − − + + + = − − − + = − − − +

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

2 1

4 1

5 1

24

h hh hh h

−+− →

….

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Vậy hệ phương trình

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

sử dụng các phép biến đổi sơ cấp đưa ma trận bổ sung về dạng ma trận hình thang:

...bsA → →

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Bài Tập: Giải hệ phương trình:

1 2 3 4

1 2 3 4

2 3 4

1 2 3 4

2 2

2 3 2 2

3 4 5 1

2 3 0

x x x x

x x x x

x x x

x x x x

− + + = + − − = + − = −− + + − =

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

2 2 1

4 4 1

2

1 1 2 1 2

0 3 7 4 2

0 3 4 5 1

0 0 4 2 2

= −= +

− − − − → − − −

h h hh h h

3 3 2

1 1 2 1 2

0 3 7 4 2

0 0 11 1 1

0 0 4 2 2

= −

− − − − → − −

h h h

1 1 2 1 2

2 1 3 2 2

0 3 4 5 1

1 1 2 3 0

− − − − − − −

4 4 311 4

1 1 2 1 2

0 3 7 4 2

0 0 11 1 1

0 0 0 18 18

= −

− − − − → − −

h h h

HD:

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

Bài Tập: Giải hệ phương trình:

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 3 4

1 2 3 4

2 5 1

3 4 3 1

4 7 1

2 5 5 8 2

x x x x

x x x x

x x x x

x x x x

− − + =− + + − = −− + + − = − − − + =

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

1 ( ) 3 ( ) 4bsm r A r A+ = − ⇒ = ≠ = ⇒

2

1 2 1 1 1

0 1 3 2 2

0 0 1 2 3

0 0 0 1 1

bsA

m m

− = − − − −

1 ( ) ( ) 3bsm r A r A n+ = ⇒ = = < ⇒

* Biện luận theo m số nghiệm của hệ:

2

2 1

3 2 2

2 3

( 1) 1

x y z t

y z t

z t

m t m

+ − + = + + = − − = − = −

Hệ vô nghiệm

Hệ có VSN

Hệ có Ng duy nhất1 ( ) ( )bsm r A r A n+ ≠ ± ⇒ = = ⇒

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

2 2 1

2 5 3 0

2 3 3

1

x y z t

x y z t

y z t

x y z mt

+ − + = + + + = − − = − + + =

Bài tập: Biện luận theo m số nghiệm của hệ phương trình

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

1 2 1 2 1

0 1 5 3 2

0 0 7 0 5

0 0 0 7 77 43

bsA

m

− − − → − −

Ma trận bổ sung sau khi biến đổi sơ cấp

11 ( ) 3 ( ) 4bsm r A r A= ⇒ = < = ⇒> hệ vô nghiệm

11 ( ) ( ) 4bsm r A r A≠ ⇒ = = ⇒> hệ có nghiệm duy nhất

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Giải hệ PT bằng PP Gauss

3 2 1

2 3 2

3 4 2 1

x y z

x y mz

x y z

+ + =− + + = − + =

Bài tập: Biện luận theo m số nghiệm của hệ phương trình

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Dạng ma trận của phương trình tuyến tính thuần nhất là

AX=0. (2.2.1)

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

11 12 1

21 22 2

1 2

.. 0

.. 0

.. .. .. .. ..

.. 0

n

nbs

m m mn

a a a

a a aA

a a a

=

Khi biện luận cho hệ thuần nhất ta chỉ quan tâm hạng của ma trận hệ số

Nhận xét: Trong hệ thuần nhất hạng của ma trận hệ số luôn bằng hạng của ma trận bổ sung

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Hệ thuần nhất chỉ có 2 trường hợp: Hệ có nghiệm duy nhất

Hạng ma trận hệ số bằng số ẩn của hệ phương trình

Hệ có vô số nghiệm Hạng ma trận hệ số nhỏ hơn số ẩn của hệ

phương trình

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Nếu hệ có nghiệm duy nhất thì nghiệm duy nhất đó là nghiệm tầm thường: (0,0,…,0). Ta gọi hệ thuần nhất chỉ có nghiệm tầm

thường. Nếu hệ có vô số nghiệm thì lúc đó ngoài

nghiệm tầm thường hệ còn có nghiệm khác nữa. Ta gọi hệ thuần nhất có nghiệm không

tầm thường.

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Ví dụ: Tìm m để hệ phương trình sau có nghiệm không tầm thường.

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

1 2 1

0 3 1

0 0 2

A

m

− → +

2 ( ) 3m r A= − ⇒ <

Ta có:

Biến đổi

sơ cấp

Do đó với

Vậy với thì hệ có nghiệm không tầm thường

2m =−

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Ví dụ: Tìm m để hệ phương trình sau có nghiệm không tầm thường.

Đại Số Tuyến Tính

∑ Đại Số Tuyến Tính

∑ §5: Hệ PTTT thuần nhất

Ta có 1 2 1

det( ) 2 1 3

1 1

A

m

−= −

− −

(3 6) 0m= + =

2m⇔ = −

top related