6-mavzu. Chiziqli tenglamalar sistemasini yechishning matritsalar usuli. Kramer qoidasi



Download 53,9 Kb.
Sana11.09.2021
Hajmi53,9 Kb.
#171703
Bog'liq
6 mavzu Chiziqli tenglamalar sistemasini yechishning matritsala-converted

6-mavzu. Chiziqli tenglamalar sistemasini yechishning matritsalar usuli. Kramer qoidasi



Reja

    1. Chiziqli tenglamalar sistemasini yechishning Kramer qoidasi.

    2. Chiziqli tenglamalar sistemasini yechishning teskari matritsalar usuli.

    3. Chiziqli tenlamalar sistemasining yechishning Kramer qoidasi va teskari matritsalar usulining iqtisodiyotda qo’llanilishi.


Tayanch soʻz va iboralar: chiziqli tenglamalar sistemasi (ChTS), Kramer teoremasi, Kramer formulalari, teskari matritsa.
Kramer qoidasi. Agar n ta noma’lumli n ta

a11x1 a12 x2  ....  a1n xn b1,

a x a x  ....  a x b ,

21 1 22 2 2n n 2



... ... ... ... ... ...

(1)


an1x1 an 2 x2  ....  ann xn bn .

chiziqli tenglamalar sistemaning  determinanti noldan farqli boʻlsa, u holda (1) sistema yagona yechimga ega boʻladi va bu yechim quyidagi formulalar bilan topiladi:




x x1 ,

1

x

x1 1 ,

(2)



x

x n

n

bu yerda

x1 ,

x2 , …,



xn

determinantlar  determinantda noma’lumlar oldidagi



koeffisiyentlarni mos ravishda ozod hadlar bilan almashtirish orqali hosil qilinadi.

  1. formulalarga Kramer formulalari deyiladi.

    1. misol. Quyidagi

2x1 x2

x3  7,

4x  2x  3x  5,

1 2 3

x  3x  2x  1

 1 2 3


chiziqli tenglamalar sistemasining yechimini Kramer formulalari yordamida toping.

Yechish. Sistemaning asosiy determinanti  ni hisoblaymiz. Bunda

2 1 1

 4 2 3

 27 .

  0


1 3 2

boʻlganligi sababli berilgan sistema aniq sistemani tashkil qiladi va u yagona yechimga ega boʻladi. Bu yechim Kramer formulalari yordamida quyidagicha topiladi:




x x1

1  27

 81  3,



27

x x2

2  27

54  2 ,



27


x x3

3  27

27  1.



27

Demak, tenglamalar sistemaning yechimi: (–3; 2; 1).

Mashqni bajaring. Chiziqli tenglamalar sistemasini yeching.

7x1 5x2 31,

x1  2x2  4x3  31,

x1 x2 x3  6,



1) 4x  11x  43,

2) 5x x  2x  20,

3) 2x x x  3,


1 3

1 2 3

1 3

2x  3x  4x

 20.



3x x x  9.

x x x  5.

 1 2 3

 1 2 3


 1 2 3

x1 x2 x3  2, x1  2x2 x3  10,

4) 2x x x  0,

x x  20,

1 2 3

5) 2x1 2 3

x x x  6.

x  3x x  30.

 2 3  1 2 3

Agar

 0


boʻlib,

x1 ,

x2 , …,



xn

lardan birortasi noldan farqli boʻlsa, u holda



(1) sistema yechimga ega boʻlmaydi.

    1. misol. Quyidagi

2x1 x2  3x3  3,

4x  2x  6x  5,

1 2 3

3x  2x  2

 1 2


chiziqli tenglamalar sistemasining yechimini Kramer formulalari yordamida toping.

Yechish. Tenglamalar sistemasining asosiy determinanti  ni hisoblaymiz.

Bunda:


2 1 3

  4 2 6

3 2 0
 0 .
  0


boʻlganligi sababli berilgan sistemadan

x1 ,

x2 , x3

larni hisoblaymiz. Bu


yechim Kramer formulalari yordamida quyidagicha topiladi:

x1

3 1 3

5 2 6

2 2 0


 6 ,
x2

2 3 3



4 5 6

3 2 0


 9 ,
x3

2 1 3



4 2 5

3 2 2


 1.

Demak, tenglamalar sistemaning yechimga ega emas, chunki

 0 va

x1  0 ,



x2  0 , x3  0 .

Mashqni bajaring. Chiziqli tenglamalar sistemasini yeching.


1 2 3


2x1 x2  3x3  3, 1) 4x  2x  6x  5,

4x1 x2  3x3  3, 2) 8x1  2x2  6x3  5,

x1 x2  3x3  3,


1 2 3
3) 2x  2x  6x  5,

3x  2x x  2.

3x  2x  2x  2.

3x  2x  3x  2.

 1 2 3

 1 2 3

 1 2 3


Agar

 0


boʻlib,

x1  x2  ....  xn  0

boʻlsa, u holda (2) sistema


cheksiz koʻp yechimga ega boʻladi.

    1. misol. Quyidagi

2x1 x2  3x3  3,

4x  2x  6x  6,

1 2 3

6x  3x  9x

 9.


 1 2 3

chiziqli tenglamalar sistemasining yechimini Kramer formulalari yordamida toping.



Yechish. Sistemaning asosiy determinanti  ni hisoblaymiz. Bunda:

2 1 3

  4 2 6  0

6 3 9


boʻlganligi sababli berilgan sistemaning

x1 , x2 , x3

determinantlarini



hisoblaymiz. Bu yechim Kramer formulalari yordamida quyidagicha topiladi:

3 1 3

x1  6 2 6

9 3 9


 0 ,
x2

2 3 3


4 6 6  0 ,

6 9 9
x3

2 1 3

4 2 6  0 .

6 3 9


Demak, tenglamalar sistemasi cheksiz koʻp yechimga ega chunki

  0 va



x1  0 ,

x2  0 ,

x3  0 .



Agar sistemaning yechimi cheksiz ko‘p bo‘lsa, u holda uning umumiy yechimini Kramer qoidasi bilan ham topish mumkin.

4-misol.



2x1 x2  3x3  3,

4x  2x  6x  6,

1 2 3

6x  4x  5x

 9.


 1 2 3

sistemaning yechimini toping.



Yechish. Sistemaga ekvivalent sistemani hosil qilamiz:

2x1 x2  3x3  3,

6x  4x  5x  9.

 1 2 3


Sistemaning determinantlarini hisoblaymiz:

 2 1

 2,

x

3x3  3 1

 7x

 3,

x 2

3x3  3 8x .



6 4 1

5x3

 9 4

3 2 6

5x3  9



3
U holda Kramer formulalari yordamida quyidagi yechimni hosil qilamiz va undan sistemaning yechimi cheksiz ko‘p ekanligini ko‘rishimiz mumkin:

x 7x3  3 7 x

3 ,





x 8x3  4x ,



1 2 2

3 2 2 2 3



7 3 .


 
x3 X 2 2 , 4

Shuni ta’kidlashimiz kerakki, bu yerda biz asosiy determinant sifatida

 2 1

6 4


determinantni oldik. Agar sistemaning yechimini topishda asosiy

determinant sifatida



 2 3

6 5
yoki

 1 3

4 5
determinantlarni olib sistema

yechimining boshqa ko‘rinishlarini ham hosil qilishimiz mumkin.

Mashqni bajaring. Chiziqli tenglamalar sistemasini yeching.

x1 x2  3x3  3,


1 2 3


1) 4x  4x  12x  12,

4x1 x2  3x3  3, 2) 8x1  2x2  6x3  6,

x1  2x2  3x3  4, 3) 2x  4x  6x  8,


1 2 3
3x  3x  9x  6.

12x  3x  9x  9.

3x  6x  9x  12.

 1 2 3

 1 2 3


 1 2 3

Kramer formulalari asosan nazariy jihatdan ahamiyatga ega. Agar sistemada noma’lumlar soni koʻp boʻlsa, bu qoida yordamida yechilganda katta va ogʻir hisoblashlarni bajarishga olib keladi. Lekin, bu formulalar muhim afzallikka ega, ular barcha noma’lumlarning qiymatlarini aniq ifodalaydi.

Ushbu n noma’lumli n ta chiziqli tenglamalar sistemasi berilgan boʻlsin:



a11x1 a12 x2  ....  a1n xn b1,

a x a x  ....  a x b ,

21 1 22 2 2n n 2



... ... ... ... ... ...

(3)


an1x1 an 2 x2  ....  ann xn bn .

(2.8) tenglamalar sistemada quyidagi belgilashlarni kiritamiz:



a11 a12

a a

...


...

a1n   x1   b1

a   x   b

A

21 22 2n , X

2 ,

B

2 .



... ... ... ...

a a

...


a   x   b

n1 n 2

nn   n   n

Bu yerda, A  noma’lumlar oldida turgan koeffisiyentlardan tuzilgan matritsa;

X noma’lumlardan tuzilgan matritsa; B  ozod hadlardan tuzilgan matritsa. U holda (3) tenglamalar sistemasini

koʻrinishda ifodalash mumkin.

AX B

Faraz qilamiz, det

A  0

boʻlsin. U holda A matritsa uchun



A1

teskari


matritsa mavjud. AX B

koʻpaytiramiz:

tenglikning har ikkala tomonini

A1

ga chapdan



A1AX

A1B,



EX A1B,

X A1B.

Hosil boʻlgan

X A1B

ifoda chiziqli tenglamalar sistemasini matritsalar



usuli bilan yechish formulasidan iborat.

  1. misol. Chiziqli tenglamalar sistemasini matritsalar usuli bilan yeching:

2x1  2x2  3x3  5,

x x x  0,

1 2 3

3x x x  2.

 1 2 3


Yechish. A, X , B matritsalarni tuzib olamiz:

2 2

3

x1

5



     

A 1 1 1 , X x2 , B 0 .

3 1 1

x   2


Bundan, det

 

A  12  0.

3   



Teskari matritsani topamiz:

1 1 1 1
1 1

A11

 2 ,

1 1

A12 3 1  2,

A13 3 1

 4,


2 3 2 3 2 2

A21 1 1  5, A22 3 1  11, A23 3 1

 4,





A31

 1,



A11

2

 5,


5


2

3




2 3




2

2

1

1




1 1




1

1



1

A33

 4,



A1   1 2 11 5 .

12  

4 4 4

 


Bundan:

2 5 1 5

10  0  2 12 1



X A1B   1 2 11

5 0   1


10  0 10   1




0 0

12    

12  

12    

4 4

4   2  

20  0  8

12 1


         

Demak,

x1  1,

x2  0 ,

x 3  1 yoki 1;0; 1 .

Mashqni bajaring. Chiziqli tenglamalar sistemasini yeching.



2x1 x2  2x3  6, 1) 3x1  2x3  8,

3x2  2x3  5,


1 2 3
2) 2x x x  4,

x x x  1.

x  2x  1.

 1 2 3  2 3



x1  2x3  5,

3) 3x1 x2  9,



x1 x2  2x3  4, 4) 2x x  3,


2 3
x x  2x

 1.


x x  2.

 1 2 3  1 2

Agar sistema matritsasining rangi tenglama noma’lumlari sonidan kichik bo‘lsa ham uning yechimini teskari matritsa usulida topish mumkin. Buni quyidagi misolda ko‘rib chiqamiz.



  1. misol. Ushbu chiziqli tenglamalar sistemasini teskari matritsa usulida yeching

x1  2x2  3x3  5x4  2,

2x x  4x x  3,

1 2 3 4





A B

3x1  3x2  8x3  2x4  1,

2x1  2x2  5x3 12x4  4

Yechish. Tenglamalar sistemasi matritsasi A va kengaytirilgan matritsasi

1 2 3

5

 1 2 3

5 2 



 

A 2 1 4 1 , A B 2 1 4 1 3

3 3 8

2



3 3 8

2 1



2 2 5 12 2 2 5 12 4

 

larning rangini topib





 1

2

3

5

2 

 1

2

3

5

2 

2

1

4

1

3

0 5 2 11 7

 


3

3

8

2

1

0

3

1

13

7






2


2 5




4

 
12






0 2
1 2 0

 1 2 3

5 2

  1

2 3

5 2 




0 5




0 5

2 11

 



7

2 11

7




0 0 1 32 14 0 0 1 32 14




 
0 0 1 32 14 0 0 0 0 0

r A r A B  3 ekanligini koʻramiz. Uning minori

1 2 3

 2 1 4  8 18  24  9  32  12  1

3 3 8


noldan farqli. Shuning uchun toʻrtinchi tenglamani tashlab yuboramiz, qolgan

tenglamalarda

x4 qatnashgan hadlarni oʻng tomonga oʻtkazamiz.

x1  2x2  3x3  2  5x4 ,

2x x  4x  3  x ,

1 2 3 4

3x  3x  8x  1  2x .

 1 2 3 4



Bu sistemani teskari matritsa usuli bilan yechamiz. Avval asosiy matritsa teskarisini Gauss-Jordan usulida topamiz:


2

3 1

0

1

4 0

1

3

8 0

0



 1 0   1 2 3

1 0 0   1 7 0 8 0 3 




2

 


0 0 5


3

 


1   0 3

2 2 1 0 0 1 0 4 1 2




 

 




1 3 0 1 0 3 1 3 0 1

 1 0 0 20 7 11

20 7 11

0 1 0 4 1 A1 4 1 2 .

2 ,

0 0 1 9

3 5



9

3 5



 

Tenglamalar sistemasining umumiy yechimni topish uchun bajaramiz:

X A1B

amalni


20 7 11

2  5x4



10  71x4

X 4 1 2 3  x 7 15x

   4   4



9 3 5 1  2x 14  32x

   4   4 

Javob: 30  71x4 ;  7 15x4 ; 14  32x4 ; x4 , x4 R


x4 ga ixtiyoriy qiymatlar berib

x1,

x2 , x3

noma’lumlarning mos



qiymatlarini topamiz. Sistema cheksiz koʻp yechimga ega.

Mashqni bajaring. Ushbu chiziqli tenglamalar sistemasini teskari matritsa usulida yeching:

x1 x2  3x3  3,


1 2 3
1) 4x  4x  12x  12,

4x1 x2  3x3  3,



2) 8x1  2x2  6x3  6,

x1  2x2  3x3  4, 3) 2x  4x  6x  8,

2x  3x  4x  5.

2x x  5x  4.

2x  3x  5x  12.


1 2 3
 1 2 3

 1 2 3


 1 2 3

  1. misol. Quyidagi tenglamani yeching:


2 1    3 6 5 8
0 1 X 1 3 4 0

     



Yechish. Tenglamaga quyidagi belgilashlarni kiritamiz:

A 0 1, B 1 3 , C 4 0 .


2 1 3 6 5 8
     

     

U holda berilgan tenglama

koʻrinishni oladi.



A X B C

Agar AXB ifodaning chap tomondan

A1

va oʻng tomondan

B1 ga

koʻpaytirsak, hamda

A1A E,

EX X ,

BB1E

va XE X

ekanligini hisobga


olsak quyidagi yechimga ega boʻlamiz:

1 1

1 4 0



2 1

X A1CB1  

    1





2 2 0 5 8 1  3




1 1
8
2 1

  3

 

5





1 6 .

2 8 0 1

3   8 4

   

Mashqni bajaring. Quyidagi tenglamalarni yeching:

1) 0 1X 1 3 4 0 , 2) 0 1X 2 3 4 0 ,


3 1 3 2 2 8

5 1 3 2 2 5
     

     




3 1    2 5 2 1
3) 2 1 X 1 3 4 0 .

     

Agar sistemada m n va r( A)  m

     

     

boʻlib, r A r A B boʻlgan holda


ham teskari matritsa usulidan foydalanib uning yechimini topsa boʻladi.

Chiziqli tenglamalar sistemasining iqtisodiyotda qoʻllanilishiga doir misollar keltiramiz.



Masala. A va B mahsulotlarni ishlab chiqarish uchun 2 turdagi xom ashyodan foydalaniladi. Bir birlik A mahsulotni ishlab chiqarish uchun 5 birlik 1- tur va 4 birlik 2-tur xom ashyo sarflanadi, bitta B mahsulotni ishlab chiqarish

uchun esa, 3 birlik 1-tur va 5 birlik 2-tur xom ashyo ishlatiladi. 1-tur xom ashyo 62 birlik, 2-tur xom ashyo 73 birlik berilgan boʻlsa, ishlab chiqarilgan A va B mahsulot miqdorini toping.

Bu masalaning matematik modelini tuzish maqsadida

x1 bilan ishlab

chiqarilishi kerak boʻlgan A mahsulot miqdorini,

x2 bilan esa ishlab chiqarilishi

kerak boʻlgan B mahsulot miqdorini belgilaylik. Bu holda

5x1

A mahsulotni

ishlab chiqarish uchun sarflangan 1-tur xom ashyo miqdorini,

3x2

esa B


mahsulotni ishlab chiqarish uchun sarflangan 1-tur xom ashyo miqdorini

ifodalaydi.

5x1  3x2



A va B mahsulotni ishlab chiqarish uchun sarflanadigan 1-

tur xom ashyo jami sarfi miqdorinni ifodalaydi, bu xom ashyo chegaralangan

boʻlib, 62 birlikda mavjud, demak

5x1  3x2  62

tenglama kelib chiqadi. Xuddi


shunday qilib, 2-tur xom ashyo sarfi uchun qilamiz. Shunday qilib,

4x1  5x2  73

tenglamani hosil


5x1  3x2  62,

4x  5x  73.

 1 2


Ikki noma’lumli ikkita chiziqli tenglamalar sistemasini hosil qildik. Bu tenglamalar sistemasi berilgan A va B mahsulotlarni ishlab chiqarishda, xom ashyo sarfining matematik modelini ifodalaydi.

Yechish. Kramer usulidan foydalanib yechimini topamiz.


4 5
A 5 3

 
det

A  25 12  13  0
. Bunda

det

A  0

boʻlganligi sababli berilgan sistema aniq sistemani tashkil qiladi va u



yagona yechimga ega boʻladi. Bu yechim Kramer formulalari yordamida quyidagicha topiladi:


x1
x1

62 3



73 5

13
91  7 ,



13
x2
x2

5 62


4 73

13
117  9.



13

Demak, tenglamalar sistemaning yechimi:

(x1, x2 )  (7,9).



  1. misol. Korxona uch xildagi xom ashyoni ishlatib uch turdagi mahsulot ishlab chiqaradi. Ishlab chiqarish xarakteristikalari 1-jadvalda berilgan.

1-jadval

Xom ashyo turlari

Mahsulot turlari boʻyicha xom ashyo sarflari

Xom ashyo zahirasi (tonna)

1

2

3

1

5

12

3

20

2

2

6

8

16

3

9

7

4

20

Berilgan xom ashyo zahirasini ishlatib, mahsulot turlari boʻyicha ishlab chiqarish hajmini aniqlang.

Yechish. Ishlab chiqarilishi kerak boʻlgan mahsulotlar hajmini mos ravishda

x1, x2 , x3

lar bilan belgilaymiz. 1-tur mahsulotga, 1-xil xom ashyo, bittasi uchun



sarfi 5 birlik boʻlganligi uchun 5x1

  1. tur mahsulot ishlab chiqarish uchun ketgan 1-

xil xom ashyoning sarfini bildiradi. Xuddi shunday 2, 3-tur mahsulotlarni ishlab

chiqarish uchun ketgan 1-xil xom ashyo sarflari mos ravishda

12x2 ,

3x3

boʻlib,



uning uchun quyidagi tenglama oʻrinli boʻladi: Yuqoridagiga oʻxshash 2, 3-xil xom ashyolar uchun

2x1  6x2  8x3  16,

9x1  7x2  4x3  20

5x1  12x2  3x3  20 .



tenglamalar hosil boʻladi. Demak, masala shartlaridan quyidagi uch noma’lumli uchta chiziqli tenglamalar sistemasini hosil qilamiz:

5x1 12x2 3x3 20,

2x  6x  8x  16,

1 2 3

9x  7x  4x

 20 .


1 2 3

Bu masalaning matematik modeli uch noma’lumli uchta tenglamalar sistemasidan iborat boʻladi. Bu masala tenglamalar sistemasining yechimini topish bilan yechiladi. Bunday tenglamalar sistemasini yechishda teskari matritsalar usulidan foydalanamiz:



5x1  12x2  3x3  20,

2x  6x  8x  16,

1 2 3

9x  7x  4x

 20


 1 2 3

5 12 3

x1



20

A 2 6 8 , X x , B 16 .

   2   



9 7 4

x

20


   3   

Bundan, det

A  488  0. Teskari matritsani topamiz:

A 6 8
 32 ,

A  2 8
 64,

A 2 6
 40,

11 7 4

A 12 3

12 9 4



5 3

13 9 7



5 12

21  7 4

 27,



A22 9 4  7

A23  9 7

 73,


A 12 3  78,

A   5 3  34,

A 5 12  6

31 6 8

32 2 8

33 2 6


32 27 78


A11 64  7 34 .

488



 40 73 6

Bundan:


36

 
27 81 20 640  432  1560



X A1B 1 64  7 34 16 1

1280 112  680



495    

495



 31 73 1

  20  

 800  1168  120


     

488 1


1 488 1.

488    

488 1



   

Demak,

x1  1,

x2  1,

x 3  1 yoki 1;1;1 .



O‘z-o‘zini tekshirish uchun savollar


    1. n ta noma’lumli n ta chiziqli tenglamalar sistemasi uchun Kramer teoremasi nimani aniqlab beradi?

    2. Aniqmas chiziqli tenglamalar sistemasini Kramer formulalaridan foydalanib yechish mumkinmi?

    3. Chiziqli tenglamalar sistemasini matritsa shaklida yozish mumkinmi va qanday?

    4. Chiziqli tenglamalar sistemasining yechimi matritsa ko’rinishida qanday yoziladi?

    5. Chiziqli tenglamalar sistemasini matritsa usulida yechish yoki teskari matritsa usulining afzallik va noqulaylik jihatlari nimalardan iborat?

    6. Chiziqli tenlamalar sistemasining iqtisodiyotda qo’llanilishi.



Foydalanishga tavsiya etiladigan adabiyotlar roʻyxati


  1. Mike Rosser. Basic mathematics for economists. London and New York. 1993, 2003.

  2. M.Harrison and P.Waldron. Mathematics for economics and finance. London and New York. 2011.

  3. M.Hoy, J.Livernois et. al. Mathematics for Economics. The MIT Press. London&Cambridge. 2011.

  4. Robert M. Leekley. Applied Statistics for Businiess and Economics. USA. 2010.

  5. Alpha C. Chiang, Kevin Wainwright, Fundamental Methods of Mathematical Economics. N.-Y. 2005.

Download 53,9 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish