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摘要:线性方程组在线性代数中占有十分重要的地位,大部分教材都是以求解线性方程组为主线展开讨论的,而且线性方程组有着极其广泛的应用。尤其是在实际生活中的应用是最常见的。然而,在学习线性代数中发现,求解线性方程组,学生学习时,感觉有些吃力。尤其是对于普通高校文科的学生以及民办高校的本专科的学生,更不知如何更有效的求解线性方程组。本文根据自己多年来在教学和学习过程中经验和体会,对如何有效的求解线性方程组,都有那些常见的方法,进行梳理,归纳和总结。为同学在学习求解线性方程组时提供思路。文中如有不当之处,望同学,老师以及读者给予批评指正。
关键词: 线性方程组;高斯消元法;系数矩阵;增广矩阵
中图分类号::TU 文献标识码:A 文章编号:(2021)-02-387
一、求解线性方程组的常用方法
1.克莱姆法则法
如果所给的线性方程组满足:(1)具体的线性方程组;(2)方程的个数与未知数的个数相等;则当系数行列式不等于零时,线性方程组有唯一解;当系数行列式不等于零时,对于非齐次线性方程组求解失效,但对于齐次线性方程组,它一定有非零解,这时,往往可以用来确定齐次线性方程组中所含的未知参数的值。
n>5n≤5n对于非齐次线性方程组,当未知数的个数 较大时,用克莱姆法则法求解线性方程组是十分麻烦的,所以,一般情况下,只有当n≤5时,才可以考虑用克莱姆法则法。另外,如果是抽象的线性方程组;或者n>5;或者是方程的个数与未知数的个数不相等;或者系数行列式等于零时,可考虑采用其他方法去求解。
2.高斯消元法
CCBB所谓高斯消元法就是利用矩阵的初等行变换求解线性方程组,其步骤为:第一步,写成线性方程组的增广矩阵A;第二步,对增广矩阵A进行矩阵的初等行变换,化成行阶梯形B;第三步,根据系数矩阵与增广矩阵的秩是否相等,来判定线性方程组是否有解?如果不相等,无解;如果相等且等于未知数的个数,则解是唯一的;如果相等且小于未知数的个数,则无穷多个解;第四步,在线性方程组有解时,对B再进行初等行变换化为行最简形C;第五步,由C写出原线性方程组的通解。
二、求解含有参数线性方程组的常用方法
如果系数矩阵和(或者)右端常数项含有参数的线性方程组,简称为含有参数线性方程组。由于参数的取值不同,可能直接影响到线性方程组解的情况,因此对于含有参数线性方程组的求解,必须对参数的取值加以讨论。通常采用的方法有
1.矩阵的初等行变换法
A类似于高斯消元法,对线性方程组的增广矩阵(或对于齐次线性方程组的系数矩A)进行初等行变换,化成行阶梯形或者行最简形,再根据线性方程组解的判定定理,来讨论参数去何值时,线性方程组有解?还是无解?在线性方程组有解时,求出线性方程组的通解。
这种方法对于任何含有参数的线性方程组都适用。
2.行列式法
A=0A≠0A当方程的个数与未知数的个数相同的含有参数的线性方程组,可以通过计算系数行列式|A|
,对于使得|A|≠0的参数值,线性方程组有唯一解;而对于使得|A|=0的参数值,分别代入原来的线性方程组,去求解不同的線性方程组。
但是,再这里需要指出的是,行列式法只适用于系数矩阵为方阵的情形,相比之下,矩阵的初等变换法的适用范围更加广泛。
三.求解两个线性方程组公共解的常用方法
两个线性方程组的公共解就是同时满足两个方程组的解,根据所给的条件,可以采用想要的求解方法。
1.代入法
首先求出某一个线性方程组的通解,然后,将其通解代入另一个线性方程组中,确定通解中未知参数的关系或着未知参数的值,再代回原来求出的线性方程组的通解中,即可以得到两个方程组的公共解。
参考文献
李乃华.赵芬霞.赵俊英.李景焕.伴你学数学--线性代数及其应用导学[M].北京:高等教育出版社,2012.
关键词: 线性方程组;高斯消元法;系数矩阵;增广矩阵
中图分类号::TU 文献标识码:A 文章编号:(2021)-02-387
一、求解线性方程组的常用方法
1.克莱姆法则法
如果所给的线性方程组满足:(1)具体的线性方程组;(2)方程的个数与未知数的个数相等;则当系数行列式不等于零时,线性方程组有唯一解;当系数行列式不等于零时,对于非齐次线性方程组求解失效,但对于齐次线性方程组,它一定有非零解,这时,往往可以用来确定齐次线性方程组中所含的未知参数的值。
n>5n≤5n对于非齐次线性方程组,当未知数的个数 较大时,用克莱姆法则法求解线性方程组是十分麻烦的,所以,一般情况下,只有当n≤5时,才可以考虑用克莱姆法则法。另外,如果是抽象的线性方程组;或者n>5;或者是方程的个数与未知数的个数不相等;或者系数行列式等于零时,可考虑采用其他方法去求解。
2.高斯消元法
CCBB所谓高斯消元法就是利用矩阵的初等行变换求解线性方程组,其步骤为:第一步,写成线性方程组的增广矩阵A;第二步,对增广矩阵A进行矩阵的初等行变换,化成行阶梯形B;第三步,根据系数矩阵与增广矩阵的秩是否相等,来判定线性方程组是否有解?如果不相等,无解;如果相等且等于未知数的个数,则解是唯一的;如果相等且小于未知数的个数,则无穷多个解;第四步,在线性方程组有解时,对B再进行初等行变换化为行最简形C;第五步,由C写出原线性方程组的通解。
二、求解含有参数线性方程组的常用方法
如果系数矩阵和(或者)右端常数项含有参数的线性方程组,简称为含有参数线性方程组。由于参数的取值不同,可能直接影响到线性方程组解的情况,因此对于含有参数线性方程组的求解,必须对参数的取值加以讨论。通常采用的方法有
1.矩阵的初等行变换法
A类似于高斯消元法,对线性方程组的增广矩阵(或对于齐次线性方程组的系数矩A)进行初等行变换,化成行阶梯形或者行最简形,再根据线性方程组解的判定定理,来讨论参数去何值时,线性方程组有解?还是无解?在线性方程组有解时,求出线性方程组的通解。
这种方法对于任何含有参数的线性方程组都适用。
2.行列式法
A=0A≠0A当方程的个数与未知数的个数相同的含有参数的线性方程组,可以通过计算系数行列式|A|
,对于使得|A|≠0的参数值,线性方程组有唯一解;而对于使得|A|=0的参数值,分别代入原来的线性方程组,去求解不同的線性方程组。
但是,再这里需要指出的是,行列式法只适用于系数矩阵为方阵的情形,相比之下,矩阵的初等变换法的适用范围更加广泛。
三.求解两个线性方程组公共解的常用方法
两个线性方程组的公共解就是同时满足两个方程组的解,根据所给的条件,可以采用想要的求解方法。
1.代入法
首先求出某一个线性方程组的通解,然后,将其通解代入另一个线性方程组中,确定通解中未知参数的关系或着未知参数的值,再代回原来求出的线性方程组的通解中,即可以得到两个方程组的公共解。
参考文献
李乃华.赵芬霞.赵俊英.李景焕.伴你学数学--线性代数及其应用导学[M].北京:高等教育出版社,2012.