Матричный метод решения систем уравнений

YOUTUBE · 16.11.2025 04:25

Ключевые темы и таймкоды

Введение в матричный метод

0:00
  • Рассматривается система трёх линейных уравнений с тремя неизвестными.
  • Записывается матрица коэффициентов системы и матрица-столбец неизвестных.
  • Система записывается в виде матричного уравнения: $A \cdot X = B$.

Условия существования обратной матрицы

1:21
  • Для существования обратной матрицы необходимо, чтобы определитель матрицы $A$ не был равен нулю.
  • Обратная матрица находится по формуле: $A^{-1} = \frac{1}{\det A} \cdot U$, где $U$ — союзная матрица.

Применение обратной матрицы

2:15
  • Умножение матричного уравнения на обратную матрицу слева и справа.
  • После умножения получается единичная матрица, которая умножается на матрицу неизвестных, в результате получается решение системы.

Определение союзной матрицы

3:30
  • Союзная матрица составляется из алгебраических дополнений к транспонированной матрице.
  • Алгебраические дополнения записываются в столбцы транспонированной матрицы.

Нахождение определителя матрицы

4:33
  • Определяется определитель матрицы $A$ с помощью метода Саррюса.
  • Проверяется, что определитель не равен нулю, следовательно, обратная матрица существует.

Нахождение алгебраических дополнений

6:33
  • Находятся алгебраические дополнения по формуле: $A_{ij} = -1^i + j \cdot \det \left(A - i,j\right)$.
  • Минор определяется как определитель, полученный из матрицы $A$ путём вычёркивания i-й строки и j-го столбца.

Примеры нахождения алгебраических дополнений

7:30
  • Находятся $A_{11}$, $A_{12}$, $A_{13}$, $A_{21}$, $A_{22}$, $A_{23}$.
  • Результаты вычислений показывают, что алгебраические дополнения имеют различные знаки в зависимости от суммы индексов.

Нахождение миноров

11:15
  • Для минора с суммой индексов 2+3=5 берём знак минус.
  • Вычёркиваем вторую строку и третий столбец.
  • Получаем определитель: 1, 2, 3, 8, 1, 2, 3, 8.
  • Считаем: -1 * 8 - 3 * 2 = -2.

Нахождение алгебраических дополнений

12:12
  • Для минора с суммой индексов 3+1=4 берём знак минус.
  • Вычёркиваем третью строку и первый столбец.
  • Получаем определитель: 2, -1, 5, -6, 5, -6.
  • Считаем: -2 * 6 - 5 = -7.

Нахождение обратной матрицы

13:11
  • Для минора с суммой индексов 3+3=6 берём знак минус.
  • Вычёркиваем третью строку и третий столбец.
  • Получаем определитель: 1, 2, 2, 5, 1, 2, 2, 5.
  • Считаем: 5 - 4 = 1.
  • Обратная матрица совпадает с союзной матрицей.

Запись союзной матрицы

14:06
  • Первый столбец: -2, 2, 1.
  • Второй столбец: 12, -7, -2.
  • Третий столбец: -7, 4, 1.

Решение системы уравнений

15:04
  • Умножаем обратную матрицу на столбец свободных членов: -2 * 3 + 12 * 1 + -7 * 1 = -6 + 12 - 7 = 6 - 7 - 1 = 3.
  • Проверяем: 3 * 3 - 2 * 1 + 1 * 1 = 3 - 2 + 1 = 2.

Ответ

17:58
  • Решение: x1 = -1, x2 = 3, x3 = 2.
  • Задача решена.