exemple 2 - 4 - met eliminarii totale.pdf

4
REZOLVAREA SISTEMELOR LINIARE DE ECUAȚII 1 4. Metoda eliminării totale Gauss - Jordan Problema Fie sistemul de n ecua\ii cu n necunoscute: = + + + = + + + = + + + n n nn n n n n n n b x a x a x a b x a x a x a b x a x a x a L L L L L 2 2 1 1 2 2 2 22 1 21 1 1 2 12 1 11 [n care: i x ( ) n i , , 1 L = - necunoscutele, ii a ( ) n j i , , 1 , L = - coeficien\ii necunoscutelor, i b ( ) n i , , 1 L = - termenii liberi ai ecua\iilor. Se calculează valorile neconoscutelor printr-o metodă directă. Principiul metodei o Se scrie matricea extinsă a sistemului: = + + + 1 , ) 0 ( ) 0 ( 2 ) 0 ( 1 ) 0 ( 1 , 2 ) 0 ( 2 ) 0 ( 22 ) 0 ( 21 ) 0 ( 1 , 1 ) 0 ( 1 ) 0 ( 12 ) 0 ( 11 ) 0 ( 2 1 2 2 22 21 1 1 12 11 n n nn n n n n n n n nn n n n n a a a a a a a a a a a a b a a a b a a a b a a a L L L L L L L L L L o Matricea extins` se rescrie succesiv pentru fiecare element de pe diagonala principal` ( ii a , n i , , 1 L = ). Elementul de pe diagonal` considerat [ntr-o etap` de calcul se nume]te pivot. Matricea se rescrie după următoarul algoritm de eliminare a necunoscutelor: - se consider` ii a drept pivot - elementele de pe linia pivotului se [mpart la pivot - elementele situate pe coloanele din st@nga pivotului r`m@n neschimbate (se copiaz` neschimbate) - elementele situate pe coloana acestuia devin nule, cu excep\ia pivotului care va avea valoarea 1. - celelalte elemente se calculeaz` ca un raport av@nd: - la num`r`tor: determinantul matricii de ordinul 2 format` din elementele ce formeaz` dreptunghiul a c`rui diagonal` este dat` de pivot ]i de elementul care urmeaz` s` fie [nlocuit, - la numitor: pivotul

Upload: lavinia-nica

Post on 11-Jul-2016

216 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Exemple 2 - 4 - Met eliminarii totale.pdf

REZOLVAREA SISTEMELOR LINIARE DE ECUAȚII

1

4. Metoda eliminării totale Gauss - Jordan

Problema

Fie sistemul de n ecua\ii cu n necunoscute:

=⋅++⋅+⋅

=⋅++⋅+⋅

=⋅++⋅+⋅

nnnnnn

nn

nn

bxaxaxa

bxaxaxa

bxaxaxa

L

LL

L

L

2211

22222121

11212111

[n care:

ix ( )ni ,,1 L= - necunoscutele,

iia ( )nji ,,1, L= - coeficien\ii necunoscutelor,

ib ( )ni ,,1 L= - termenii liberi ai ecua\iilor.

Se calculează valorile neconoscutelor printr-o metodă directă.

Principiul metodei

o Se scrie matricea extinsă a sistemului:

=

+

+

+

1,)0()0(

2)0(

1)0(

1,2)0(

2)0(

22)0(

21)0(

1,1)0(

1)0(

12)0(

11)0(

21

222221

111211

nnnnnn

nn

nn

nnnnn

n

n

aaaa

aaaa

aaaa

baaa

baaa

baaa

L

LL

L

L

L

LL

L

L

o Matricea extins` se rescrie succesiv pentru fiecare element de pe diagonala

principal` ( iia , ni ,,1 L= ). Elementul de pe diagonal` considerat [ntr-o etap`

de calcul se nume]te pivot. Matricea se rescrie după următoarul algoritm de

eliminare a necunoscutelor:

- se consider` iia drept pivot

- elementele de pe linia pivotului se [mpart la pivot - elementele situate pe coloanele din st@nga pivotului r`m@n neschimbate (se

copiaz` neschimbate) - elementele situate pe coloana acestuia devin nule, cu excep\ia pivotului

care va avea valoarea 1. - celelalte elemente se calculeaz` ca un raport av@nd:

- la num`r`tor: determinantul matricii de ordinul 2 format` din elementele ce formeaz` dreptunghiul a c`rui diagonal` este dat` de pivot ]i de elementul care urmeaz` s` fie [nlocuit,

- la numitor: pivotul

Page 2: Exemple 2 - 4 - Met eliminarii totale.pdf

REZOLVAREA SISTEMELOR LINIARE DE ECUAȚII

2

Reprezentare a matricii la iteratia k:

Dup` aplicarea algoritmului se ob\ine o matrice extins` format` dintr-o matrice unitate ]i un vector coloan` al necunoscutelor:

( )

=

nx

x

x

XIMM

2

1

100

010

001

+

+

+

+

)(

1,

)(

)(

)(

1,)(

)(

)(

1,2

)(

2

)(

1,1

)(

,1

000

100

010

001

k

nn

k

nn

k

kn

k

nkk

kn

k

kn

k

n

k

n

k

n

k

k

aa

a

a

a

a

aa

aa

LL

LL

LL

LL

LL

LL

pivotul din pasul de calcul curent

linia pivotului

coloana pivotului elemete care

se recalculeaz`

pivo\i din itera\ii anterioare

⋅−⋅

=

=

ik

ikjijkii

ii

ik

ii

ii

ik

jkji

ikii

D

D

λ

λλλλ

λ

λ

λ

λ

λ

λλ

λλ

0

1

det0

1

elementul recalculat

pivotul

devine

Page 3: Exemple 2 - 4 - Met eliminarii totale.pdf

REZOLVAREA SISTEMELOR LINIARE DE ECUAȚII

3

o Condiții de aplicabilitate a metodei:

- elementele de pe diagonala principală a matricii extinse să fie diferite de

zero. Ordinea ecuațiilor în sistem poate fi schimbată astfel încât condiția să

fie satisfăcute.

Exemplu de calcul

Problemă:

Să se rezolve sistemul de mai jos prin metoda eliminării parțiale Gauss:

−=−+

=−+

=−+

22

12

132

321

321

321

xxx

xxx

xxx

;

=

=

=

?

?

?

3

2

1

x

x

x

Rezolvare:

Matricea extinsă a sistemului:

−−

2211

1121

1132

Verificarea condițiilor de aplicabilitate a metodei:

- elementele de pe diagonala principală să fie diferite de zero:

02 ≠ ; 02 ≠ ; 02 ≠− ⇒ condiție îndeplinită

o Iterația 1: calcul asupra matricii extinse inițiale, considerând pivot elementul de

pe prima linie și prima coloană:

−−

2211

1121

1132

Page 4: Exemple 2 - 4 - Met eliminarii totale.pdf

REZOLVAREA SISTEMELOR LINIARE DE ECUAȚII

4

o Iterația 2: se consideră pivot elementul de pe a doua linie și a doua coloană:

−−−

5,25,15,00

5,05,05,00

5,05,05,11

o Iterația 3:

−−

2200

1110

1101

o Iterația 4:

1100

2010

2001

1

2

2

3

2

1

=⇒

=⇒

−=⇒

x

x

x

Soluția problemei:

=

=

−=

1

2

2

3

2

1

x

x

x

Verificare:

−=⋅−+−=−+

=−⋅+−=−+

=−⋅+−⋅=−+

212222

112222

1123)2(232

321

321

321

xxx

xxx

xxx