родолжаем рассматривать системы линейных уравнений. Этот урок является третьим по теме. Если вы смутно представляете, что такое система линейных уравнений вообще, чувствуете себя чайником, то рекомендую начать с азов на странице Как решить систему линейных уравнений? Далее полезно изучить урок Правило Крамера. Матричный метод.
Метод Гаусса – это просто! Почему? Известный немецкий математик Иоганн Карл Фридрих Гаусс еще при жизни получил признание величайшего математика всех времен, гения и даже прозвище «короля математики». А всё гениальное, как известно – просто! Кстати, на деньги попадают не только лохи, но еще и гении – портрет Гаусса красовался на купюре в 10 дойчмарок (до введения евро), и до сих пор Гаусс загадочно улыбается немцам с обычных почтовых марок.
Метод Гаусса прост тем, что для его освоения ДОСТАТОЧНО ЗНАНИЙ ПЯТИКЛАССНИКА. Необходимо уметь складывать и умножать! Не случайно метод последовательного исключения неизвестных преподаватели часто рассматривают на школьных математических факультативах. Парадокс, но у студентов метод Гаусса вызывает наибольшие сложности. Ничего удивительного – всё дело в методике, и я постараюсь в доступной форме рассказать об алгоритме метода.
Сначала немного систематизируем знания о системах линейных уравнений. Система линейных уравнений может:
1) Иметь единственное решение.
2) Иметь бесконечно много решений.
3) Не иметь решений (быть несовместной).
Метод Гаусса – наиболее мощный и универсальный инструмент для нахождения решения любой системы линейных уравнений. Как мы помним, правило Крамера и матричный метод непригодны в тех случаях, когда система имеет бесконечно много решений или несовместна. А метод последовательного исключения неизвестных в любом случае приведет нас к ответу! На данном уроке мы опять рассмотрим метод Гаусса для случая №1 (единственное решение системы), под ситуации пунктов №№2-3 отведена статья Несовместные системы и системы с общим решением. Замечу, что сам алгоритм метода во всех трёх случаях работает одинаково.
Вернемся к простейшей системе с урока Как решить систему линейных уравнений?
и решим ее методом Гаусса.
На первом этапе нужно записать расширенную матрицу системы:
. По какому принципу записаны коэффициенты, думаю, всем видно. Вертикальная черта внутри матрицы не несёт никакого математического смысла – это просто отчеркивание для удобства оформления.
Справка: рекомендую запомнить термины линейной алгебры. Матрица системы – это матрица, составленная только из коэффициентов при неизвестных, в данном примере матрица системы: . Расширенная матрица системы – это та же матрица системы плюс столбец свободных членов, в данном случае: . Любую из матриц можно для краткости называть просто матрицей.
После того, как расширенная матрица системы записана, с ней необходимо выполнить некоторые действия, которые также называются элементарными преобразованиями.
Существуют следующие элементарные преобразования:
1) Строки матрицы можно переставлять местами. Например, в рассматриваемой матрице можно безболезненно переставить первую и вторую строки:
2) Если в матрице есть (или появились) пропорциональные (как частный случай – одинаковые) строки, то следует удалить из матрицы все эти строки кроме одной. Рассмотрим, например матрицу . В данной матрице последние три строки пропорциональны, поэтому достаточно оставить только одну из них: .
3) Если в матрице в ходе преобразований появилась нулевая строка, то ее также следует удалить. Рисовать не буду, понятно, нулевая строка – это строка, в которой одни нули.
4) Строку матрицы можно умножить (разделить) на любое число, отличное от нуля. Рассмотрим, например, матрицу . Здесь целесообразно первую строку разделить на –3, а вторую строку – умножить на 2: . Данное действие очень полезно, поскольку упрощает дальнейшие преобразования матрицы.
5) Это преобразование вызывает наибольшие затруднения, но на самом деле ничего сложного тоже нет. К строке матрицы можно прибавить другую строку, умноженную на число, отличное от нуля. Рассмотрим нашу матрицу из практического примера: ответ:
в средние века деревни были вокруг замков феодалов, и крестьяне всецело зависели от этих господ. это происходило потому, что на заре формирования феодализма короли раздаривали своим вассалам земли вместе с людьми, на них проживающими. к тому же внутренние и внешние войны, в состоянии которых постоянно пребывало средневековое общество, разоряли крестьян. нередко случалось, что сами крестьяне просили феодалов о , когда не могли самостоятельно защитить себя от набегов и грабежей своих соседей или чужестранцев. в таких случаях они должны были отдать свои наделы феодалу-защитнику и оказывались в полной зависимости от него. крестьяне, которые были официально свободны, но не имели прав на владение землей, назывались земельно зависимыми. во франции, , италии и западной германии их называли вилланами. крестьяне лично зависимые были самыми бесправными. в испании их называли ременсами, во франции – сервами. а в даже вилланы не имели права покидать своего господина ни при каких обстоятельствах.
кроме налогов, крестьяне платили своему сеньору за пользование его мельницей, печью, виноградным прессом и прочими приспособлениями, которых не было в хозяйстве крестьян. чаще всего крестьяне отдавали за это часть своей продукции: зерно, вино, мед и т.д. чтобы получить свободу (это стало возможным в xii – xiii крестьяне могли заплатить большой выкуп, но земля по-прежнему оставалась во владении феодала.
скандинавские крестьяне эпохи средневековья находились в самом выгодном положении: они были свободными владельцами земли, но должны были выплачивать какой-то процент своей продукции феодалу. жизнь крестьян в средневековые времена, как и теперь, была тяжелее и суровее, чем жизнь горожан. чтобы вырастить урожай, надо было много месяцев трудиться не покладая рук и молить бога о благоприятной погоде, о том, чтобы не забрали кормильца на очередную войну, чтобы по крестьянскому полю не проскакали несколько десятков всадников из свиты феодала в погоне за лесным зверем во время охоты, чтобы овощи не погрызли зайцы, а зерно не поклевали птицы, чтобы не сожгли, не разорили урожай какие-нибудь лихие люди. и даже если все будет благополучно, выращенного вряд ли хватит, чтобы досыта прокормить обычно большую семью. часть урожая нужно отдать феодалу, часть – оставить на семена, а уж остальное – семье. и всё
крестьяне жили в маленьких домиках, крытых камышом или соломой. дым от очага клубился прямо в жилом помещении, стены которого были вечно черные от сажи. окон или вовсе не было, а если и были, то маленькие и без стекол, так как стекло было слишком дорогим для бедного крестьянина. в холодную пору эти отверстия просто затыкали какими-нибудь тряпками. зимой часто даже свою немногочисленную скотину крестьяне держали у себя в жилище. темно, тесно, дымно было в домах средневековых крестьян. зимними вечерами при тусклом свете лучины (свечи стоили дорого) крестьянин что-нибудь мастерил или ремонтировал, его жена шила, ткала, пряла. еда в доме была скудной и однообразной: лепешки, похлебки, каши, овощи. хлеба часто не хватало до нового урожая. чтобы не пользоваться мельницей феодала (ведь за это надо платить), крестьяне просто толкли зерно в долбленной деревянной посудине – получалось нечто вроде муки. а весной снова пахать, сеять, оберегать поля. и молиться, молиться истово, чтобы не случились заморозки на всходы, чтобы не было засухи, или другой беды. чтобы чума и мор не пришли в деревню, чтобы и в этом году не случилось очередного военного похода, для участия в котором могли забрать сыновей. бог милостив, хотя на все воля его святая.
родолжаем рассматривать системы линейных уравнений. Этот урок является третьим по теме. Если вы смутно представляете, что такое система линейных уравнений вообще, чувствуете себя чайником, то рекомендую начать с азов на странице Как решить систему линейных уравнений? Далее полезно изучить урок Правило Крамера. Матричный метод.
Метод Гаусса – это просто! Почему? Известный немецкий математик Иоганн Карл Фридрих Гаусс еще при жизни получил признание величайшего математика всех времен, гения и даже прозвище «короля математики». А всё гениальное, как известно – просто! Кстати, на деньги попадают не только лохи, но еще и гении – портрет Гаусса красовался на купюре в 10 дойчмарок (до введения евро), и до сих пор Гаусс загадочно улыбается немцам с обычных почтовых марок.
Метод Гаусса прост тем, что для его освоения ДОСТАТОЧНО ЗНАНИЙ ПЯТИКЛАССНИКА. Необходимо уметь складывать и умножать! Не случайно метод последовательного исключения неизвестных преподаватели часто рассматривают на школьных математических факультативах. Парадокс, но у студентов метод Гаусса вызывает наибольшие сложности. Ничего удивительного – всё дело в методике, и я постараюсь в доступной форме рассказать об алгоритме метода.
Сначала немного систематизируем знания о системах линейных уравнений. Система линейных уравнений может:
1) Иметь единственное решение.
2) Иметь бесконечно много решений.
3) Не иметь решений (быть несовместной).
Метод Гаусса – наиболее мощный и универсальный инструмент для нахождения решения любой системы линейных уравнений. Как мы помним, правило Крамера и матричный метод непригодны в тех случаях, когда система имеет бесконечно много решений или несовместна. А метод последовательного исключения неизвестных в любом случае приведет нас к ответу! На данном уроке мы опять рассмотрим метод Гаусса для случая №1 (единственное решение системы), под ситуации пунктов №№2-3 отведена статья Несовместные системы и системы с общим решением. Замечу, что сам алгоритм метода во всех трёх случаях работает одинаково.
Вернемся к простейшей системе с урока Как решить систему линейных уравнений?
и решим ее методом Гаусса.
На первом этапе нужно записать расширенную матрицу системы:
. По какому принципу записаны коэффициенты, думаю, всем видно. Вертикальная черта внутри матрицы не несёт никакого математического смысла – это просто отчеркивание для удобства оформления.
Справка: рекомендую запомнить термины линейной алгебры. Матрица системы – это матрица, составленная только из коэффициентов при неизвестных, в данном примере матрица системы: . Расширенная матрица системы – это та же матрица системы плюс столбец свободных членов, в данном случае: . Любую из матриц можно для краткости называть просто матрицей.
После того, как расширенная матрица системы записана, с ней необходимо выполнить некоторые действия, которые также называются элементарными преобразованиями.
Существуют следующие элементарные преобразования:
1) Строки матрицы можно переставлять местами. Например, в рассматриваемой матрице можно безболезненно переставить первую и вторую строки:
2) Если в матрице есть (или появились) пропорциональные (как частный случай – одинаковые) строки, то следует удалить из матрицы все эти строки кроме одной. Рассмотрим, например матрицу . В данной матрице последние три строки пропорциональны, поэтому достаточно оставить только одну из них: .
3) Если в матрице в ходе преобразований появилась нулевая строка, то ее также следует удалить. Рисовать не буду, понятно, нулевая строка – это строка, в которой одни нули.
4) Строку матрицы можно умножить (разделить) на любое число, отличное от нуля. Рассмотрим, например, матрицу . Здесь целесообразно первую строку разделить на –3, а вторую строку – умножить на 2: . Данное действие очень полезно, поскольку упрощает дальнейшие преобразования матрицы.
5) Это преобразование вызывает наибольшие затруднения, но на самом деле ничего сложного тоже нет. К строке матрицы можно прибавить другую строку, умноженную на число, отличное от нуля. Рассмотрим нашу матрицу из практического примера: ответ:
Пошаговое объяснение:
в средние века деревни были вокруг замков феодалов, и крестьяне всецело зависели от этих господ. это происходило потому, что на заре формирования феодализма короли раздаривали своим вассалам земли вместе с людьми, на них проживающими. к тому же внутренние и внешние войны, в состоянии которых постоянно пребывало средневековое общество, разоряли крестьян. нередко случалось, что сами крестьяне просили феодалов о , когда не могли самостоятельно защитить себя от набегов и грабежей своих соседей или чужестранцев. в таких случаях они должны были отдать свои наделы феодалу-защитнику и оказывались в полной зависимости от него. крестьяне, которые были официально свободны, но не имели прав на владение землей, назывались земельно зависимыми. во франции, , италии и западной германии их называли вилланами. крестьяне лично зависимые были самыми бесправными. в испании их называли ременсами, во франции – сервами. а в даже вилланы не имели права покидать своего господина ни при каких обстоятельствах.
кроме налогов, крестьяне платили своему сеньору за пользование его мельницей, печью, виноградным прессом и прочими приспособлениями, которых не было в хозяйстве крестьян. чаще всего крестьяне отдавали за это часть своей продукции: зерно, вино, мед и т.д. чтобы получить свободу (это стало возможным в xii – xiii крестьяне могли заплатить большой выкуп, но земля по-прежнему оставалась во владении феодала.
скандинавские крестьяне эпохи средневековья находились в самом выгодном положении: они были свободными владельцами земли, но должны были выплачивать какой-то процент своей продукции феодалу. жизнь крестьян в средневековые времена, как и теперь, была тяжелее и суровее, чем жизнь горожан. чтобы вырастить урожай, надо было много месяцев трудиться не покладая рук и молить бога о благоприятной погоде, о том, чтобы не забрали кормильца на очередную войну, чтобы по крестьянскому полю не проскакали несколько десятков всадников из свиты феодала в погоне за лесным зверем во время охоты, чтобы овощи не погрызли зайцы, а зерно не поклевали птицы, чтобы не сожгли, не разорили урожай какие-нибудь лихие люди. и даже если все будет благополучно, выращенного вряд ли хватит, чтобы досыта прокормить обычно большую семью. часть урожая нужно отдать феодалу, часть – оставить на семена, а уж остальное – семье. и всё
крестьяне жили в маленьких домиках, крытых камышом или соломой. дым от очага клубился прямо в жилом помещении, стены которого были вечно черные от сажи. окон или вовсе не было, а если и были, то маленькие и без стекол, так как стекло было слишком дорогим для бедного крестьянина. в холодную пору эти отверстия просто затыкали какими-нибудь тряпками. зимой часто даже свою немногочисленную скотину крестьяне держали у себя в жилище. темно, тесно, дымно было в домах средневековых крестьян. зимними вечерами при тусклом свете лучины (свечи стоили дорого) крестьянин что-нибудь мастерил или ремонтировал, его жена шила, ткала, пряла. еда в доме была скудной и однообразной: лепешки, похлебки, каши, овощи. хлеба часто не хватало до нового урожая. чтобы не пользоваться мельницей феодала (ведь за это надо платить), крестьяне просто толкли зерно в долбленной деревянной посудине – получалось нечто вроде муки. а весной снова пахать, сеять, оберегать поля. и молиться, молиться истово, чтобы не случились заморозки на всходы, чтобы не было засухи, или другой беды. чтобы чума и мор не пришли в деревню, чтобы и в этом году не случилось очередного военного похода, для участия в котором могли забрать сыновей. бог милостив, хотя на все воля его святая.