5. Matematik tizimlar 1-mavzu. MathCad dasturining turli xil funksiyalaridan foydalanib tenglama va tenglamalar sistemasini yechish Yuqoridagi bobda matritsa va vektorlar bilan ishlash bo'yicha kerakli yo'riqnomalar MathCADning "Математика" panellari yordamida keltirilgan edi.
Ushbu bobda matritsalar tashkil qilish funksiyasi va ular ustida arifmetik amallar bajarish, matritsa va vektorlar bilan bajariladigan turli xil jarayonlarni maxsus funksiyalar orqali chiziqli algebra masalalarini yechishga qo'llash masalalari o'rganiladi.
MathCAD dasturining funksiyasi matritsaning elementlarini va o'lchovda hamda funksiyasi yordamida tashkil etish vazifasini bajaradi. Buning uchun dasturning ishchi oynasiga quyidagi buyruqlar ketma-ketligi kiritiladi:
belgilari kiritilishi bilan o'lchovli matritsaning barcha koeffisientlari funksiyaga mos holda hosil qilinadi:
-standart funksiyasi yordamida matritsani diagonal elementlarini hosil qilish mumkin. Buning uchun ishchi oynaga diagonal elementlari soni parametr bilan diagonal elementlari qiymati o'zgaruvchi quyidagi ketma-ketligida kiritiladi.
yozuvi matritsaga mos diagonal elementlarini hosil qiladi:
Umuman olganda, Diag(v) funksiyasi bosh diagonal matritsani tashkil qilib, uning qiymatlarini vektorda saqlaydi.
Identity(n) funksiyasi - matritsaning tartibini aniqlaydi.
Masalan:
- matritsaning birlik matritsa sifatida shakllantirilganligini anglatadi.
Augment(A,B) funsiyasi - va matritsalar qiymatlarini ustun bo'yicha barchasini birlashtirib, uchinchi matritsani hosil qiladi. Bunda qiymatlar tartib bilan ketma-ket joylanadi.
Masalan: funksiya natijasida yuqorida va matritsalarning qiymatlaridan hosil qilingan yangi matritsa hosil bo'ladi.
Stack(A,E) funksiyasi va matritsalardan satr bo'yicha uchinchi matritsani tashkil qilish vazifasini bajaradi. Bunda yangi matritsaning qiymatlari va matritsalarning barcha satr bo'yicha qiymatlarini ketma-ket olish natijasida hosil qilinadi. Dastlab matritsa keyin matritsaning elementlari tartiblanadi.
Submatrix(A,l,k,p,r) funksiyasi A matritsani bloklarga ajratish imkonini beradi. Bu yerda -qatordan -qatorgacha, -ustundan, -ustungacha bo'lgan oraliqdagi elementlar ajratib olinib, yangi matritsa hosil qilinadi.
Masalan:
funksiyasi berilgan matritsadan ko'rsatilgan tartibdagi ajratishlar orqali yangi matritsani hosil qiladi:
Quyidagi funksiyalar, vektorlar va matritsalar uchun mo'ljallangan ayrim xususiyatlarni aniqlashga yordam beradi:
last(v) - vektor komponentasining oxirgi nomerini aniqlaydi.
length(v) -v vektor komponentasining elementlar sonini aniqlaydi.
rows(A) -A matritsaning qatorlari sonini aniqlaydi.
cols(A) -A matritsaning ustunlari sonini aniqlaydi.
-A matritsa (vektor)ning eng katta elementini aniqlaydi.
-A matritsa (vektor) ning eng kichik elementini aniqlaydi.
mean(A) - A matritsa (vektor) ning o'rta qiymatini hisoblaydi
median(A) -A matritsa (vektor) ning medianasini hisoblaydi.
matritsa diagonal elementlarini yig'indisini hisoblaydi.
matritsaning rangini hisoblaydi
Keltirilgan barcha funksiyalar quyida matritsa Misol:ida qaraladi.
MathCADning ishchi oynasiga dastlab matritsa va vektorning qiymatlari kiritiladi. Hamda yuqoridagi funksiyalar ishlatiladi:
ORIGIN:
Chiziqli algebra masalalarini yechishda yana bir qancha funksiyalar ham mavjud bo'lib, ular muayyan aniq algoritmlarni ishlab chiqishni talab etadi.
Quyidagi funksiyalar matritsaning muhim xususiyatlarini aniqlaydi.
Eigenvals (A) -A kvadrat matritsaning xos qiymatini aniqlaydi.
Eigenvecs (A) -A kvadrat matritsaning xos vektorini aniqlaydi.
Eigenvec -A matritsaning xos vektorini xos son yordamida aniqlaydi.
Genvals funksiya tenglamani yechimi yordamida mumlashgan vektorning xos sonini aniqlaydi.
Genvecs - Matritsaning xos vektori bilan bir vaqtda umumlashgan xos qiymatni hisoblaydi.
Isolve ko'rinishdagi algebraik tenglamalar sistemasini yechimini aniqlaydi.
(A) - A matritsani uchburchak matritsaga ya ni: tarzda, bu yerda va U yuqori va pastki uchburchak matritsalar bo'lib, hamma 4 ta matritsa bir xil tartibli kvadrat matritsalardan iboratdir.
Qr (A) - A matritsani yoyishni amalga oshiradi: , bu yerda ortogonal matritsa, yuqori uchburchak matritsa.
1-Misol: Berilgan A, B va C matritsalar uchun quyidagi munosabatlar tekshirilsin.
1. munosabatni tekshirish
o'ng tomonni hisoblash natijalari.
chap tomonni hisoblash natijalari.
Hosil qilingan ikkala natija ko'paytirish uchun aniqlangan assosiativlik
qoidasini matritsalarga ham tadbiq etish mumkinligini anglatadi.
2. munosabatni tekshiring
o'ng tomonini hisoblash natijalari
chap tomonini hisoblash natijalari
Natijaviy matritsalarning tengligi matritsalar uchun ham taqsimot qonunini
qo'llash mumkinligini bildiradi.
2-Misol:
ifodani soddalashtirish kerak.
Bu yerda va matritsaning aniqlovchilari (determinanti). va matritsa esa quyidagicha aniqlangan bo'lsin:
MathCADning ishchi oynasiga hisoblanishi kerak bo'lgan ifodani kiritiladi.
Simvolli belgi ifodani tartiblashga yordam beradi:
Agar matritsalar ifodaga to'liq shaklda kiritilsa, ifoda yanada sodda holga keltiriladi:
Simmetrik matritsani tekshirish. Buning uchun matritsaga transponirlangan matritsa aniqlanadi. So'ngra ifodasi kiritilib hosil qilingan matritsaning avvalgisi bilan bir hil bo'lgan matritsa hosil qilinadi. Bu
matritsaning simmetrik ekanligini tasdiqlaydi.
Ortogonal matritsani tekshirish. Buning uchun matritsaning determinantini hisoblab, uni noldan farqli ekanligini tekshirib ko'rish hamda transponirlangan va teskari matritsani topish lozim. Agar transponirlangan matritsa teskari matritsaga teng bo'lsa, u holda ularning ayirmasini hisoblash talab etiladi. Natijada nol matritsa hosil bo'ladi.
Misol:
b erilgan matritsa matritsaning determinantini hamda bo'lganligi uchun endi uning teskarisini va tranponirlanganini topish kerak.
Amallarning natijalari va natijaviy matritsaning qiymatlari matritsani ortogonal ekanligini bildiradi.
Manfiy bo'lmagan butun sondan iborat bo'lgan darajali kvadrat matritsa ustidagi bajariladigan ko'paytirish amali quyidagicha bo'ladi: va hokazo.
Misol: matritsali tenglama yechilsin: va munosabat tekshirilsin.
Odatda matritsali tenglamalar quyidagi ko'rinishdan biri orqali ifodalanadi: yoki bu yerda - noma'lum matritsa
Agar matritsali tenglamadagi matritsani uning teskarisi ga chapdan ko'paytirilsa, yoki o'ngdan ko'paytirilsa tengliklar hosil qilinadi. Bundan va tengliklarni o'rinli ekanligi hisobga olinsa, - noma lum matritsani quyidagicha hisoblash mumkin: yoki . Bu matritsaning ikkala ko'rinishdagi yechimlari aslida bir xil va yagona qiymatli ekanligini anglatadi.
Agar va - tartibli kvadrat matritsalar bo'lib, matritsaning determinanti noldan farqli bo'lsa, matritsali tenglamani MathCAD dasturida yechish mumkin bo'ladi.
1-Misol:
X noma'lum matritsani hisoblash kerak.
Tenglamani yechish uchun formuladan foydalaniladi.
