Розв'язок системи двох лінійних рівнянь з двома невідомими методом підстановки

Знаходження розв'язку системи лінійних рівнянь, являється однією з найбільш важливіших задач лінійної алгебри. Відмітимо, що на даному сайті розглядається велика кількість точних та ітераційних чисельних методів (метод Крамера, метод Гаусса, метод простої ітерації та інші), рішення задач такого типу. Сьогодні, доповнимо її ще одним методом, який на відміну від розглянутих, являється менш універсальним, тобто вирішує системи малої розмірності, а саме системи двох лінійних рівнянь з двома невідомими і називається методом підстановки.

Основна суть методу підстановки полягає в тому, що в одному з рівнянь системи (не важливо якому) одна невідома виражається через іншу. Після цього в друге рівняння системи, замість відповідної невідомої, підставляється вираз (отриманий на попередньому кроці), якому відповідає ця невідома. Розглянемо даний процес більш детально. Для цього припустимо, що нам необхідно знайти розв'язок система лінійних рівнянь виду:

Для того щоб розв'язати дану систему методом підстановки будемо слідувати простому алгоритму:

Читати повністю

Знаходження нормального псевдорозв'язку для систем з прямокутною або виродженою матрицею

При розгляді чисельних методів призначених для розв'язку систем лінійних алгебраїчних рівнянь, завжди вважалось, що матриця коефіцієнтів при невідомих системи є квадратною, тобто з однаковою кількістю рядків і стовпців. Якщо, наприклад, кількість рядків (кількість рівнянь в системі) буде менше, ніж кількість стовпців (фактично, кількості невідомих), то система буде невизначеною і всі точні та ітераційні методи рішення лінійних систем, являтимуться неефктивними. Тобто ми не зможемо однозначно визначити всі невідомі.

Але це не єдине обмеження. З векторної алгебри відомо, що система лінійних рівнянь має однозначне рішення тоді і тільки тоді, коли її головний визначник не дорівнює нулю. Що ж робити, коли він (визначник) все-таки дорівнює нулю?

З класичної точки зору, системи такого типу (з прямокутною, або квадратною але виродженою матрицею) розв'язків не мають, але для них вводять поняття узагальненого розв'язку (псевдорозв'язок). Розглянемо дане поняття більш детально.

Читати повністю

Розв'язок СЛАР методом Крамера в середовищі програмування delphi

Серед точних чисельних методів призначених для розв'язку систем лінійних рівнянь — крім методу Гаусса також широкого застосування дістало і правило Крамера (метод Крамера). Метод заснований на роботі з визначниками і дозволяє легко розв'язати систему лінійних рівнянь. Також слід зазначити, що метод Крамера підходить тільки для тих випадків, коли система складається не більше ніж з трьох лінійних рівняняь та визначник даної системи не повинен дорівнювати нулю. В іншому випадку доведеться використовувати вищезгадуваний метод Гаусса чи будь-який інший чисельний метод. Детально розглядати теоретичну частину методу Крамера не будемо (міститься за посиланням Розв'язок системи лінійних алгебраїчних рівнянь методом Крамера), а приступимо до розгляду delphi-проекту, який реалізує даний метод.

Інтерфейс головної форми розглядуваного delphi-проекту не відрізняється від проектів, які реалізують інші чисельні методи признячені для рішення основної проблеми лінійної алгебри, а саме відшукання розв'язку лінійних систем, лише з одною відмінністю — розмірність системи являється незмінним числом і дорівнює три. Тобто програма призначена для відшукання розв'язку системи трьох рівнянь з трьома невідомими.

Читати повністю

Знаходження точки перетину двох прямих заданих двома точками

Нехай маємо дві прямі задані точками свого початку та кінця (перша пряма задана точками Точка перетину двох прямих таline_intersection2 і друга — line_intersection3 та line_intersection4 відповідно), для яких необхідно визначити координати точки їх перетину. Очевидне рішення даної задачі полягає в тому, щоб вирішити систему з двох лінійних рівнянь, які описують задані прямі.

Отже, якщо задані дві точки Точка перетину двох прямих і line_intersection2, то з курсу аналітичної геометрії відомо, що рівняння прямої, яке проходить через ці точки, можна записати у наступному вигляді:

line_intersection6

Отриманий вираз слід перетворити до вигляду загального рівняння прямої: line_intersection7. Для цього, звільнимо рівняння (1) від дробів, розкриємо дужки та згрупуємо доданки при невідомих.

Читати повністю

Метод ортогоналізації на Delphi. Розв'язок систем лінійних рівнянь методом ортогоналізації засобами Delphi

Програма знаходить розв'язок системи лінійних алгебраїчних рівнянь викоритовуючи метод ортогоналізації (теоретична частина даного методу містяться за посиланням Рішення СЛАР методом ортогоналізації). Інтерфейс головної форми розглядуваного delphi-проекту не відрізняється від проектів, які реалізують інші чисельні методи признячені для рішення основної проблеми лінійної алгебри, а саме відшукання розв'язку лінійних систем. Тобто після запуску програми, на екраін появиться форма, в якій необхідно вказати розмірність системи, заповнити розширену матрицю коефіцієнтами при невідомих та елементами стовця вільних членів після чого шуканий розв'язок отримують скориставшись кнопкою "Розв'язати систему рівнянь".

Інтерфейс програми, яка використовуючи алгоритм методу ортогоналізації знаходить розв'язок СЛАР

Інтерфейс програми, яка використовуючи алгоритм методу ортогоналізації знаходить розв'язок СЛАР

Читати повністю

Метод ортогоналізації. Знаходження розв'язку СЛАР методом ортогоналізації

Нахай дано систему лінійних алгебраїчних рівнянь (СЛАР) Метод ортогоналізації, яку необхідно розв'язати використовуючи алгоритм методу ортогоналізації (заснований на процесі ортогоналізації системи векторів). Для цього, в першу чергу, приєднаємо вектор вільних членів Метод ортогоналізації до матриці коефіцієнтів Метод ортогоналізації, в результаті система (1) набуде наступного вигляду:

Метод ортогоналізації

де Метод ортогоналізації — вектор-рядки (Метод ортогоналізації); Метод ортогоналізації — вектор-стовпець. Далі, систему векторів Метод ортогоналізації доповнимо додатковим вектором Метод ортогоналізації після чого, до отриманої  системи векторів Метод ортогоналізації застосуємо процес ортогоналізації, який складається з побудови ортонормованої системи Метод ортогоналізації і який реалізується за наступними рекурентними формулами:

Читати повністю

Реалізація алгоритму методу відображень (Хуасхолдера) в середовищі програмування Delphi

Delphi-проект призначений для розв'язку основної задачі лінійної алгебри, а саме розв'язку системи лінійних рівняняь (СЛАР) і використовує для цього метод відображення (Хуасхолдера). По своїй структурі метод Хуасхолдера близький до методу Гаусса, але виключення невідомих здійснюються з допомогою матриць відображення, тобто перетворення вихідної матриці до трикутного вигляду виконується з допомогою послідовного множення її на матриці відображення. Перевагою такого підходу є єдина схема обчислювального процесу, яка не залежить від структури матриці (яким чином обчислюються коефіцієнти матриць відображення можна знайти в теоретичній частині по методу Хуасхолдера, яка міститься за посиланням Рішення СЛАР методом Хуасхолдера).

Після запуску проекту, для отримання рішення системи від користувача вимагається ввести розмірність розширеної матриці (матриця остання колонка якої містить елементи стовпця вільних членів вхідної системи), заповнити її відповідними даними після чого натиснути кнопку "Розв'язати систему рівнянь". Результатом роботи програми є вивід у статусному рядку форми значень елементів вектора невідомих.

Читати повністю

Наступна сторінка »