克莱姆法则内容

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/04/27 17:20:22
克莱姆法则内容

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克莱姆法则(Cramer's Rule)是线性代数中一个关于求解线性方程组的定理.它适用于变量和方程数目相等的线性方程组,是瑞士数学家克莱姆(1704-1752)于1750年,在他的《线性代数分析导言》中发表的.
基本介绍
  假若有n个未知数,n个方程组成的方程组:克莱姆法则(9张)
  a11X1+a12X2+...+a1nXn = b1,
  a21X1+a22X2+...+a2nXn = b2,
  ......
  an1X1+an2X2+...+annXn = bn.
  或者写成矩阵形式为Ax=b,其中A为n*n方阵,x为n个变量构成列向量,b为n个常数项构成列向量.
  而当它的系数矩阵可逆,或者说对应的行列式|A|不等于0的时候,它有唯一解xi=|Ai|/|A|,其中Ai〔i = 1,2,……,n〕是矩阵A中第i列的a 1i,a 2i,……a ni (即第i列)依次换成b1,b2,……bn所得的矩阵.
  克莱姆法则不仅仅适用于实数域,它在任何域上面都可以成立.
  使用克莱姆法则求线性方程组的解的算法时间复杂度可以达到O(n^3),这个时间复杂度同其它常用的线性方程组求解方法,比如高斯消元法相当.
  当b1,b2,...,bn不全为0时,方程组为非齐次性方程组.
  系数矩阵A非奇异时,或者说行列式|A|≠0时,方程组有唯一的解;
  系数矩阵A奇异时,或者说行列式|A|=0时,方程组有无数个解.
  当b1=b2=...=bn=0时,方程组为齐次性方程组.
  若系数矩阵A非奇异时,则方程组有唯一的解,其所有分量均为0,我们通常称这个解为平凡解.
  若齐次线性方程组有非零解,系数矩阵必然奇异,或者说对应的系数行列式必为0.
  其实莱布尼兹〔1693〕,以及马克劳林〔1748〕亦知道这个法则,但他们的记法不如克莱姆.
法则总结
  1:克莱姆法则的重要理论价值:研究了方程组的系数与方程组解的存在性与唯一性关系;
  2:应用克莱姆法则判断具有N个方程、N个未知数的线性方程组的解:
  (1):当方程组的系数行列式不等于零时,则方程组有解,且具有唯一的解;
  (2):如果方程组无解或者有两个不同的解,那么方程组的系数行列式必定等于零;
  3:克莱姆法则的局限性:
  (1):当方程组的方程个数与未知数的个数不一致时,或者当方程组系数的行列式等于零时,克莱姆法则失
  效.
  (2):运算量较大,求解一个N阶线性方程组要计算N+1个N阶行列式.
技术应用
  克莱姆法则在解决微分几何方面十分有用.
  先考虑两条等式和.因为u和v都是没相关的变数,我们可定义和.
  找出一条等式适合是克莱姆法则的简单应用.
  首先,我们要计算F、G、x和y的导数:
  将dx和dy代入dF和dG,可得出:
  因为u和v都没有关系,所以du和dv的系数都要等于0.所以等式中的系数可以被写成:
  现在用克莱姆法则就可得到:
  用两个雅可比矩阵来表示的方程:
  用类似的方法就可以找到、以及.
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