Академия занимательных наук. Математика. Вопросы

Дорогой Артём, метод Гаусса очень интересный, но не очень простой. Гаусс Карл Фридрих (1777 - 1855). Выдающийся немецкий математик. Его труды  повлияли на развитие математической мысли, которая была неизменной многие столетия. Гаусс занимался основной теоремой алгебры о количестве корней алгебраического уравнения.

Метод Гаусса идеально подходит для решения систем содержащих больше трех линейных уравнений. Итак, метод Гаусса состоит из следующих шагов:

1.Рассмотрим первое уравнение. Выберем первый ненулевой коэффициент и разделим все уравнение на него. Получим уравнение, в которое некоторая переменная xi входит с коэффициентом 1;

2.Вычтем это уравнение из всех остальных, умножая его на такие числа, чтобы коэффициенты при переменной xi в остальных уравнениях обнулились. Получим систему, разрешенную относительно переменной xi, и равносильную исходной;

3.Если возникают уравнения (редко, но бывает; например, 0 = 0), вычеркиваем их из системы, в результате уравнений становится на одно меньше;

4.Повторяем предыдущие шаги не более n раз, где n — число уравнений в системе. Каждый раз выбираем для «обработки» новую переменную. Если возникают противоречивые уравнения (например, 0 = 8), система несовместна.

Через несколько шагов получим либо разрешенную систему, либо несовместную. Разрешенные системы распадаются на два случая:

1.Число переменных равно числу уравнений. Значит, система определена;

2.Число переменных больше числа уравнений. Собираем все свободные переменные справа — получаем формулы для разрешенных переменных. Эти формулы так и записываются в ответ.

Система линейных уравнений решена! Рассмотрим пример:

Решить систему уравнений:

х₁-х₂+х₃=6

х₁-2х₂+х₃=9

х₁-4х₂-2х₃=3

Решение:

1. Вычитаем первое уравнение из второго и третьего — получим разрешенную переменную x₂;

2.Умножаем второе уравнение на (−1), а третье уравнение делим на (−3) — получим два уравнения, в которых переменная x₃ входит с коэффициентом 1;

3.Прибавляем второе уравнение к первому, а из третьего — вычитаем. Получим разрешенную переменную x₃;

4.Наконец, вычитаем третье уравнение из первого — получаем разрешенную переменную x₁;

Получили разрешенную систему, записываем ответ. Ответ: x₁ = −1; x₂ = −3; x₃ = 4.