összeadjuk 0-t kapunk. Képletben:



Hasonló dokumentumok
15. LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK

Lineáris algebra 2. Filip Ferdinánd december 7. siva.banki.hu/jegyzetek

1. Homogén lineáris egyenletrendszer megoldástere

Diszkrét matematika I., 12. előadás Dr. Takách Géza NyME FMK Informatikai Intézet takach november 30.

Lineáris egyenletrendszerek

11. DETERMINÁNSOK Mátrix fogalma, műveletek mátrixokkal

9. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 9. előadás Mátrix inverze, mátrixegyenlet


Determinánsok. A determináns fogalma olyan algebrai segédeszköz, amellyel. szolgáltat az előbbi kérdésekre, bár ez nem mindig hatékony.

karakterisztikus egyenlet Ortogonális mátrixok. Kvadratikus alakok főtengelytranszformációja

Mátrixok, mátrixműveletek

Diszkrét matematika II., 5. előadás. Lineáris egyenletrendszerek

3. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 3. előadás Lineáris egyenletrendszerek

9. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 9. előadás Mátrix inverze, Leontyev-modell

1. Determinánsok. Oldjuk meg az alábbi kétismeretlenes, két egyenletet tartalmaz lineáris egyenletrendszert:

Egyenletek, egyenlőtlenségek VII.

Lineáris algebra. (közgazdászoknak)

Műveletek mátrixokkal. Kalkulus. 2018/2019 ősz

3. Lineáris differenciálegyenletek

LINEÁRIS EGYENLETRENDSZEREK október 12. Irodalom A fogalmakat, definíciókat illetően két forrásra támaszkodhatnak: ezek egyrészt elhangzanak

I. VEKTOROK, MÁTRIXOK

LINEÁRIS ALGEBRA (A, B, C) tematika (BSc) I. éves nappali programtervező informatikus hallgatóknak évi tanév I. félév

7. gyakorlat. Lineáris algebrai egyenletrendszerek megoldhatósága

Bevezetés az algebrába 1

Mátrixok. 3. fejezet Bevezetés: műveletek táblázatokkal

Elemi algebrai eszközökkel megoldható versenyfeladatok Ábrahám Gábor, Szeged

5. Előadás. (5. előadás) Mátrixegyenlet, Mátrix inverze március 6. 1 / 39

8. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, , oldal. 8. előadás Mátrix rangja, Homogén lineáris egyenletrendszer

1. ábra ábra

3. el adás: Determinánsok

Lineáris egyenletrendszerek

Feladatok a Diffrenciálegyenletek IV témakörhöz. 1. Határozzuk meg következő differenciálegyenletek általános megoldását a próba függvény módszerrel.

út hosszát. Ha a két várost nem köti össze út, akkor legyen c ij = W, ahol W már az előzőekben is alkalmazott megfelelően nagy szám.

Vektorok, mátrixok, lineáris egyenletrendszerek

Norma Determináns, inverz Kondíciószám Direkt és inverz hibák Lin. egyenletrendszerek A Gauss-módszer. Lineáris algebra numerikus módszerei

Bevezetés az algebrába 1

7. gyakorlat. Lineáris algebrai egyenletrendszerek megoldhatósága

Valasek Gábor

Gauss-Jordan módszer Legkisebb négyzetek módszere, egyenes LNM, polinom LNM, függvény. Lineáris algebra numerikus módszerei

1. Mátrixösszeadás és skalárral szorzás

Lineáris programozás. Modellalkotás Grafikus megoldás Feladattípusok Szimplex módszer

Vektorgeometria (2) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Abszolútértékes és gyökös kifejezések

8. Egyenletek, egyenlőtlenségek, egyenletrendszerek II.

Differenciálegyenletek megoldása próbafüggvény-módszerrel

6. Előadás. Megyesi László: Lineáris algebra, oldal. 6. előadás Bázis, dimenzió

1. Határozzuk meg, hogy mikor egyenlő egymással a következő két mátrix: ; B = 8 7 2, 5 1. Számítsuk ki az A + B, A B, 3A, B mátrixokat!

Bodó Bea, Somonné Szabó Klára Matematika 2. közgazdászoknak

MATEMATIKA FELADATGYŰJTEMÉNY

6. Differenciálegyenletek

Lineáris Algebra gyakorlatok

differenciálegyenletek

Összeállította: dr. Leitold Adrien egyetemi docens

Egészrészes feladatok

1. A kétszer kettes determináns

11. Előadás. 11. előadás Bevezetés a lineáris programozásba

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

valós számot tartalmaz, mert az ilyen részhalmazon nem azonosság.

1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)

Irracionális egyenletek, egyenlôtlenségek

Egyenletek, egyenlőtlenségek X.

Differenciálegyenletek

Matematika III. harmadik előadás

Szélsőérték feladatok megoldása

Gauss-Seidel iteráció

1. Interpoláció. Egyértelműség Ha f és g ilyen polinomok, akkor n helyen megegyeznek, így a polinomok azonossági tétele miatt egyenlők.

2014/2015-ös tanév II. féléves tematika

DIFFERENCIÁLEGYENLETEK. BSc. Matematika II. BGRMA2HNND, BGRMA2HNNC

Vektorterek. =a gyakorlatokon megoldásra ajánlott

Lineáris algebra numerikus módszerei

egyenlőtlenségnek kell teljesülnie.

9. Előadás. (9. előadás) Lineáris egyr.(3.), Sajátérték április / 35

Mátrixok 2017 Mátrixok

Saj at ert ek-probl em ak febru ar 26.

1.9. B - SPLINEOK B - SPLINEOK EGZISZTENCIÁJA. numerikus analízis ii. 34. [ a, b] - n legfeljebb n darab gyöke lehet. = r (m 1) n = r m + n 1

Gauss elimináció, LU felbontás

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek

DETERMINÁNSSZÁMÍTÁS. Határozzuk meg a 1 értékét! Ez most is az egyetlen elemmel egyezik meg, tehát az értéke 1.

DIFFERENCIÁLEGYENLETEK. BSc. Matematika II. BGRMA2HNND, BGRMA2HNNC

Diszkrét matematika I.

Első zárthelyi dolgozat megoldásai biomatematikából * A verzió

Lineáris leképezések (előadásvázlat, szeptember 28.) Maróti Miklós, Kátai-Urbán Kamilla

1. Mellékosztály, Lagrange tétele

2010/2011 es tanév II. féléves tematika

LINEÁRIS PROGRAMOZÁSI FELADATOK MEGOLDÁSA SZIMPLEX MÓDSZERREL

Lineáris algebra (10A103)

Másodfokú egyenletek, egyenlőtlenségek

1. megold s: A keresett háromjegyű szám egyik számjegye a 3-as, a két ismeretlen számjegyet jelölje a és b. A feltétel szerint

Sorozatok I. Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma)

Gauss-eliminációval, Cholesky felbontás, QR felbontás

FPI matek szakkör 8. évf. 4. szakkör órai feladatok megoldásokkal. 4. szakkör, október. 20. Az órai feladatok megoldása

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Bázistranszformáció és alkalmazásai 2.

y + a y + b y = r(x),

8. előadás. Kúpszeletek

és n oszlopból áll, akkor m n-es mátrixról beszélünk. (Az oszlopok száma a mátrix vízszintes mérete, a sorok 2 3-as, a ij..

Számítási feladatok a Számítógépi geometria órához

5. fejezet. Differenciálegyenletek

Átírás:

814 A ferde kifejtés tétele Ha egy determináns valamely sorának elemeit egy másik sor elemeihez tartozó adjungáltakkal szorozzuk meg és a szorzatokat összeadjuk 0-t kapunk Képletben: n a ij A kj = 0, ha i k j=1 Bizonyítás A bizonyítás céljából vegyünk egy olyan determinánst, amelynek a k-adik sorában is az i-edik sor elemeit írtuk A determináns nyilván 0 Fejtsük ki a determinánst a k-adik sora szerint 0 = i k a i1 a i2 a in a i1 a i2 a in = = a i1 A k1 + + a in A kn 1

Ha az előző tételt kiegészítjük a sorszerinti kifejtés tételével, akkor a következőhöz jutunk 815 Tétel Ha a determináns valamely sorának elemeit rendre megszorozzuk az elemek adjungáltjaival és a szorzatokat összeadjuk, a determinánst kapjuk, ha valamely sor elemeit egy másik sor elemeihez tartozó adjungáltakkal szorozzuk meg, és a szorzatokat összeadjuk, akkor 0-t kapunk Képletben: n a ij A kj = j=1 { A ha i = j 0 ha i j 11 A CRAMER-SZABÁLY 111 Tétel (Cramer-szabály) Tekintsük az a 11 x 1 + a 12 x 2 + + a 1n x n = b 1 (22) a 21 x 1 + a 22 x 2 + + a 2n x n = b 2 a n1 x 1 + a n2 x 2 + + a nn x n = b n T test feletti n egyenletből álló, n ismeretlenes nem 0 determinánsú lineáris egyenletrendszert Az egyen- 2

letrendszer megoldható, egyetlen megoldása van, mégpedig a következő: x 1 = D 1 D, x 2 = D 2 D,, x n = D n D ahol D az egyenletrendszer determinánsa, és D j pedig a j-edik mellékdetermináns) 112 Definíció Az (22) egyenletrendszer j-edik (j = 1, 2,,n) mellékdeterminánsán értjük azt a determinánst, amelyet úgy kapunk, hogy az egyenletrendszer determinánsában a j-edik oszlopot az egyenletrendszer jobboldalán álló konstansokkal helyettesítjük, vagyis a (23) a 11 a 1j 1 b 1 a 1j+1 a 1n a 21 a 2j 1 b 2 a 2j+1 a 2n D j = a n1 a nj 1 b n a nj+1 a nn determinánst Bizonyítás A Cramer-szabály bizonyítása két részből áll Az első részben azt mutatjuk meg, hogy ha van megoldása az egyenletrendszernek, az nem 3

lehet más, mint amit a tétel állít, azaz x j = D j D j = 1, 2,,n; a második részben pedig azt mutatjuk meg, hogy ez valóban megoldás a) Tegyük fel, hogy x 1 = β 1, x 2 = β 2,,x n = β n megoldása az egyenletrendszernek Az, hogy β 1, β 2,,β n megoldás, azt jelenti, hogy az egyenletrendszerbe való behelyettesítés után mindenütt fennáll az egyenlőség, azaz a 11 β 1 + a 12 β 2 + + a 1n β n = b 1 a 21 β 1 + a 22 β 2 + + a 2n β n = b 2 a n1 β 1 + a n2 β 2 + + a nn β n = b n Válasszunk egy j indexet az 1, 2,, n közül Az egyenletrendszer első egyenletét szorozzuk be A 1j - vel, a másodikat A 2j -vel,, az n-ediket A nj -vel, ahol az egyes A ij -k (i = 1, 2,,n) az egyenletrendszer determinánsának adjungáltjai és a beszorzás után mind az n egyenlőséget adjuk össze A következőt kapjuk: 4

(24) (a 11 A 1j + a 21 A 2j + + a n1 A nj )β 1 + + (a 12 A 1j + a 22 A 2j + + a n2 A nj )β 2 + + (a 1n A 1j + a 2n A 2j + + + a nn A nj )β n = = b 1 A 1j + b 2 A 2j + + b n A nj Használjuk fel a ferde kifejtés tételét és a kifejtési tételt A baloldalon álló összegben a β 1, β 2,,β n együtthatói közül egyetlen egy lesz 0- tól különböző Minden egyes β i (i = 1, 2,,n) együtthatója az egyenletrendszer determinánsának i -edik (i = 1, 2,, n) oszlopában álló elemeknek és a j-edik (j rögzített) oszlop elemeihez tartozó adjungáltaknak a szorzatösszege A ferde kifejtés tétele szerint minden olyan β i együtthatója 0, amelyre i j, és i = j esetén az egyenletrendszer determinánsának j-edik oszlop szerinti kifejtése áll a β j együtthatójaként Mindezek figyelembe vételével (24) baloldala D β j -vel egyenlő, ahol D a (22) egyenletrendszer determinánsa (24) jobboldala nem más, mint D j -nek, vagyis a j-edik mellékdeterminánsnak a j-edik oszlop szerinti kifejtése (24) tehát a következő alakot ölti: Dβ j = D j, ahonnan a D 0 5

feltétel figyelembe vételével β j = D j D (j = 1, 2,,n) következik Vegyük észre, hogy a D 0 kikötésnek milyen lényeges szerepe van a bizonyításnak az utóbbi részében b) Most azt bizonyítjuk, hogy x j = D j D j = 1, 2,,n valóban megoldása a (22) egyenletrendszernek Elegendő azt megmutatni, hogy az i-edik egyenletet ahol i az 1, 2,,n számok valamelyike kielégítik Végezzük el az x j = D j D behelyettesítést a (22) egyenletrendszer i-edik egyenletének baloldalába, majd a behelyettesítés után mindegyik D j mellékdeterminánst fejtsük ki a j-edik oszlopa szerint (amelyben az egyenletrendszer jobboldali konstansai találhatók) Ezután rendezzük át a kapott tagokat olymódon, hogy b 1 -et, b 2 -t,, b n -et kiemeljük A gondolatmenet gyakorlati megvalósítása a követke- 6

zőkben látható: a i1 x 1 + a i2 x 2 + + a in x n = = 1 D (a i1d 1 + a i2 D 2 + + a in D n ) = = 1 D [a i1(b 1 A 11 + b 2 A 21 + + b n A n1 )+ (25) + a i2 (b 1 A 12 + b 2 A 22 + + b n A n2 )+ + + a in (b 1 A 1n + b 2 A 2n + + b n A nn ] = = 1 D [(a i1a 11 + a i2 A 12 + + a in A 1n )b 1 + + (a i1 A 21 + a i2 A 22 + + a in A nn )b 2 + + + (a i1 A n1 + a i2 A n2 + + a in A nn )b n ] A szögletes zárójelben, a b 1, b 2,,b n mellett álló szorzatösszegekre alkalmazható a ferde kifejtés és egy esetben a determináns kifejtési tétele A kerek zárójelben lévő szorzatösszegek mindegyike az egyenletrendszer determinánsa i-edik sorában lévő elemeknek és az első, második,,i-edik,,n-edik sor elemeihez tartozó adjungáltaknak a szorzatösszegét tartalmazza Ez a szorzatösszeg 0, ha az i-edik sor elemeinek valamely i-ediktől különböző sor elemeihez tartozó adjungáltakkal való szorzatainak összege áll (ferde kifejtés) és az egyenletrendszer determinánsát kapjuk, amennyiben az 7

i-edik sor elemeit az i-edik sor elemeihez tartozó adjungáltakkal szorzatösszegét képezzük (i-edik sor szerinti kifejtés) Az eddigiek alapján (25) a következő alakra hozható: 1 D Db i = b i Ez pedig éppen azt jelenti, hogy az x j = D j D (j = 1, 2, n) kielégíti az egyenletrendszer i-edik egyenletét Az i tetszőlegesen választott volt az 1, 2,,n közül, tehát x j = D j D valóban megoldása a (22) egyenletrendszernek Megjegyzés A fenti bizonyítás b) részével kapcsolatban gyakran felvetődik az a kérdés, hogy szükség van-e annak bizonyítására, hogy az x j = D j D (j = 1, 2, n) valóban megoldása az egyenletrendszernek, akkor, amikor a bizonyítás első részéből már kiderült, hogy más megoldás nem lehet Szükség van a bizonyítás b) részére is, mert elvileg lehetséges volna az az eset is, hogy x j = D j D (j = 1, 2, n) sem megoldása az egyenletrendszernek 114 Megjegyzés A Cramer-szabály feltételei között szerepel az, hogy az egyenletrendszer determinánsa ne legyen 0 Sokan úgy gondolják, hogy ez az n 8

egyenletből álló n ismeretlenes lineáris egyenletrendszer megoldhatóságának feltétele Ez nem igaz Van olyan egyenletrendszer, amelynek a determinánsa 0 és létezik megoldása, és van olyan egyenletrendszer is, hogy a determinánsa 0, és nincs megoldása 115 Definíció A (22) egyenletrendszert homogénnek nevezzük, ha b 1 = b 2 = b n = 0 és inhomogénnek, ha b 1, b 2,,b n között van 0-tól különböző A Cramer-szabály alkalmazható homogén lineáris egyenletrendszerekre is Homogén egyenletrendszer esetén valamennyi mellékdetermináns 0, hiszen tartalmaz zérusoszlopot Ezért a nem 0- determinánsú homogén lineáris egyenletrendszerek egyetlen megoldása az x 1 = x 2 = = x n = 0 úgynevezett triviális megoldás Ez a megoldás ugyanis mindig megoldása bármely homogén lineáris egyenletrendszernek 116 Tétel Az a 11 x 1 + a 12 x 2 + + a 1n x n = 0 a 21 x 1 + a 22 x 2 + + a 2n x n = 0 a n1 x 1 + a n2 x 2 + + a nn x n = 0 9

n egyenletből álló n-ismeretlenes nem 0 determinánsú homogén lineáris egyenletrendszernek csakis a triviális megoldása van Példa x + 3y z = 7 4x y 2z = 3 3x + 2y + 5z = 20 D = 1 3 1 4 1 2 3 2 5 = 1 0 0 0 13 2 0 11 2 = 48 D 1 = 7 3 1 3 1 2 20 2 5 = 0 0 1 17 7 0 55 17 0 = 96 D 2 = 1 7 1 4 3 2 3 20 5 = 10 1 0 0 0 31 2 0 41 2 = 144

1 3 7 D 3 = 4 1 3 3 2 20 = 1 0 0 0 13 31 0 11 41 = 192 x 1 = D 1 D = 96 48 = 2 x 2 = D 2 D = 144 48 = 3 x 3 = D 3 D = 192 48 = 4 11