⑴ 線性方程組的解的三種情況是什麼
第一種是無解。也就是說,方程之間出現有矛盾的情況。
第二種情況是解為零。這也是其次線性方程組唯一解的情況。
第三種是齊次線性方程組系數矩陣線性相關。這種情況下有無數個解。
線性方程組是各個方程關於未知量均為一次的方程組(例如2元1次方程組)。對線性方程組的研究,中國比歐洲至少早1500年,記載在公元初《九章算術》方程章中。
1、解線性方程組的方法大致可以分為兩類:直接方法和迭代法。直接方法是指假設計算過程中不產生舍入誤差,經過有限次運算可求得方程組的精確解的方法;迭代法是從解的某個近似值出發,通過構造一個無窮序列去逼近精確解的方法。
2、消去法:Gauss(高斯)消去法——是最基本的和最簡單的直接方法,它由消元過程和回代過程構成,基本思想是:將方程組逐列逐行消去變數,轉化為等價的上三角形方程組(消元過程);然後按照方程組的相反順序求解上三角形方程組,得到原方程組的解(回代過程)。
優缺點:簡單易行,但是要求主元均不為0,適用范圍小,數值穩定性差。
列主元素消去法——基本思想是在每次消元前,在要消去未知數的系數中找到絕對值大的系數作為主元,通過方程對換將其換到主對角線上,然後進行消元。
優點:計算簡單,工作量大為減少,數值穩定性良好,是求解中小型稠密線性方程組的最好方法之一。
全主元素消去法——基本思想是在全體待選系數a(ij)(k)中選取主元,並通過行與列的互換把它換到a(kk)(k)的位置,進行消元。
優缺點:這種方法的精度優於列主元素法,它對控制舍入誤差十分有效,但是需要同時作行列變換,因而程序比較復雜,計算時間較長。
3、直接三角分解法:消元過程實際上是把系數矩陣A分解成單位下三角形矩陣與上三角形矩陣乘積的過程,其中L為單位下三角形矩陣,U為上三角形矩陣。這種分解過程稱為杜利特爾(Doolittle分解),也稱為LU分解。當系數矩陣進行三角分解後,求解方程組Ax = b的問題就等價於求解兩個三角形方程組Ly=b和Ux=y。
矩陣的直接三角分解——設A為n階方陣,若A的順序主子式A(i)均不為0,則矩陣A存在唯一的LU分解;直接三角分解法——如果線性方程組Ax = b的系數矩陣已進行三角分解A=LU,則解方程組Ax=b等價於求解兩個三角形方程組Ly=b和Ux=y。
列主元素的三角分解法——設矩陣A非奇異,則存在置換矩陣P,使得PA有唯一的LU分解(即PA=LU),且|l(ij)|≤1。
4、排列陣:單位矩陣經過若干次行變換所得到的矩陣。
5、克勞特(Crout)分解:將矩陣A分解成一個下三角形矩陣L與一個單位上三角形矩陣U的乘積。
6、特殊矩陣的三角分解法:在工程實際計算中,如三次樣條插值或用差分法求解常微分方程邊值問題,導出的線性方程組的系數矩陣A常常是稀疏的三對角形矩陣或A是對稱正定陣,使得A的三角分解也具有更簡潔的形式。
⑵ 線性代數有幾種解線性方程組的方法
第一種 消元法 ,此法 最為簡單,直接消掉只剩最後一個未知數,再回代求餘下的未知數,但只適用於未知數個數等於方程的個數,且有解的情況。
第二種 克拉姆法則, 如果行列式不等於零,則用常數向量替換系數行列式中的每一行再除以系數行列式,就是解;
第三種 逆矩陣法, 同樣要求系數矩陣可逆,直接建立AX=b與線性方程組的關系,X=A^-1.*b就是解
第四種 增光矩陣法, 利用增廣矩陣的性質(A,b)通過線性行變換,化為簡約形式,確定自由變數,(各行中第一個非零元對應的未知數除外餘下的就是自由變數),對自由變數進行賦值,求出其它未知數,然後寫成基礎解析的形式,最後寫出通解。
這種方法需要先判別: 增廣矩陣的秩是否等於系數矩陣的秩,相等且小於未知數個數,則無窮多解;等於未知數個數,唯一解。 秩不想等,無解。
第五種 計算機編程,隨便用個軟體,譬如Matlab,輸入密令,直接求解。
目前這5中教為適用,適合一切齊次或者非齊次線性方程組。
⑶ 高等代數中解線性方程組的方法有幾種
高等代數中解線性方程組的方法:分兩大類:
一、直接法:按選元分不選主元法和選主元法(列選、全選)。接不同消元方法又分:1、高斯消元法。2、高斯主元素法。3、三角解法。4、追趕法。
二、迭代法:1、雅可比迭代法。2、高斯—塞德爾迭代法。3、超松馳迭代法。