4-tеоrеmа.
CHTSni elеmеntаr аlmаshtirishlаr nаtijаsidа ungа ekvivаlеnt bo’lgаn
CHTS hоsil bo’lаdi.
F
m
,...,
1
m
m
n
mn
m
n
m
m
b
b
x
a
a
x
a
a
...
)
...
(
...
)
...
(
1
1
1
1
1
1
11
1
167
Birgalikda va birgalikda bo‘lmagan chiziqli tenglamalar sistemalari
168
4.Ushbu
1)
2
4
3
8
7
5
3
7
5
4
18
2
8
7
5
9
5
4
3
3
4
3
2
1
4
3
2
1
4
3
2
1
4
3
2
1
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
2)
41
3
5
4
6
40
5
8
7
27
3
5
2
4
12
2
3
5
3
4
3
2
1
4
3
2
1
4
3
2
1
4
3
2
1
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
tenglamalar sistemasini yeching.
5. Matrisalar hisobidan foydalanib quyidagi tenglamalar sistemasini yeching.
1)
6
2
,
9
4
3
2
,
8
5
4
3
2
1
3
2
1
3
2
1
x
x
x
x
x
x
x
x
x
; 2)
2
2
9
4
,
1
2
12
5
,
3
2
3
2
1
3
2
1
3
2
1
x
x
x
x
x
x
x
x
x
.
{
𝒙
𝟏
+ 𝟐𝒙
𝟐
+ 𝟒𝒙
𝟑
− 𝟑𝒙
𝟒
= 𝟎
𝟑𝒙
𝟏
+ 𝟓𝒙
𝟐
+ 𝟔𝒙
𝟑
− 𝟒𝒙
𝟒
= 𝟎
𝟒𝒙
𝟏
+ 𝟓𝒙
𝟐
− 𝟐𝒙
𝟑
+ 𝟑𝒙
𝟒
= 𝟎
𝟑𝒙
𝟏
+ 𝟖𝒙
𝟐
+ 𝟐𝟒𝒙
𝟑
− 𝟏𝟗𝒙
𝟒
= 𝟎
{
𝟐𝒙
𝟏
− 𝟒𝒙
𝟐
+ 𝟓𝒙
𝟑
+ 𝟑𝒙
𝟒
= 𝟎
𝟑𝒙
𝟏
− 𝟔𝒙
𝟐
+ 𝟒𝒙
𝟑
+ 𝟐𝒙
𝟒
= 𝟎
𝟒𝒙
𝟏
− 𝟖𝒙
𝟐
+ 𝟏𝟕𝒙
𝟑
+ 𝟏𝟏𝒙
𝟒
= 𝟎
{
𝟑𝒙
𝟏
+ 𝟑𝒙
𝟐
+ 𝒙
𝟑
+ 𝟑𝒙
𝟒
+ 𝟓𝒙
𝟓
= 𝟎
𝟔𝒙
𝟏
+ 𝟒𝒙
𝟐
+ 𝟑𝒙
𝟑
+ 𝟓𝒙
𝟒
+ 𝟕𝒙
𝟓
= 𝟎
𝟗𝒙
𝟏
+ 𝟔𝒙
𝟐
+ 𝟓𝒙
𝟑
+ 𝟕𝒙
𝟒
+ 𝟗𝒙
𝟓
= 𝟎
𝟑𝒙
𝟏
+ 𝟐𝒙
𝟐
+ 𝟒𝒙
𝟑
+ 𝟖𝒙
𝟒
= 𝟎
{
𝒙
𝟏
+ 𝒙
𝟐
− 𝟒𝒙
𝟑
= 𝟎
𝟑𝒙
𝟏
+ 𝟓𝒙
𝟐
+ 𝟐𝒙
𝟑
= 𝟎
𝟒𝒙
𝟏
+ 𝟕𝒙
𝟐
+ 𝟓𝒙
𝟑
= 𝟎
𝟐𝒙
𝟏
+ 𝟗𝒙
𝟐
+ 𝟔𝒙
𝟑
= 𝟎
169
8-9-amaliy mashg`ulotlar
Chiziqli tenglamalar sistemasini zinapoya usuliga keltirish. Chiziqli
tenglamalar sistemalarining almashtirishlari. Gauss usuli. Bir jinsli
tenglamalar sistemasi yagona yechimga ega bo`lish v abo`lmaslik sharti.
Bizga xarakteristikasi nol bo’lgan
P
maydonda ikkita
1
1,
n
ik
k
i
k
a x
b
i
m
va
1
1,
n
ik
k
i
k
c x
d
i
m
bir xil
m n
tartibli
1
2
,
, ...,
n
x
x
x
noma’lumli chiziqli tenglamalar sistemalari
berilgan bo’lsin.
Shuni ta’kidlaymizki,
K
halqa
halqa,
,
,
sonli maydonlardan biri
bo’lishi yoki qandaydir halqa yoki maydon ham bo’lishi mumkin.
Ta’rif 18.1.
Agar (
) sistemaning ixtiyoriy ikkita tenglamasini o’rinlari
almashtirish natijasida
sistema hosil qilinsa,
sistemani
dan
I
tur
elementar almashtirish natijasida hosil qilingan deyiladi.
Ta’rif 18.2
. Agar
sistemaning biror tenglamasini biror elementga
ko’paytirib, boshqa biror tenglamasiga qo’shish natijasida
sistema hosil qilinsa,
sistema
sistemadan
II
tur elementar almashtirish natijasida hosil qilingan
deyiladi.
I
tur va
II
tur elementar almashtirishlarni qisqacha elementar almashtirish deb
ham yuritamiz.
Har bir chiziqli tenglamalar sistemasiga uning kengaytirilgan matrisasini mos
qo’ysak, u holda chiziqli tenglamalar sistemasi ustidagi elementar almashtirishlarga
uning kengaytirilgan matrisasi ustida mos elementar almashtirishlar bajarilgan deb
qarash
mumkin.
Aksincha,
kengaytirilgan
matrisa
ustidagi
elementar
170
almashtirishlarga (elementar almashtirishlar ta’rifini to’g’ridan-to’g’ri matrisalar
uchun ham aytishimiz mumkin) tenglamalar sistemasi ustidagi mos elementar
almashtirishlar.
Ta’rif 18.3.
Agar
va
sistemalar bir vaqtning o’zida birgalikda emas,
yoki bir vaqtda birgalikda bo’lib, bir xil yechimlarga ega bo’lsa,
va
sistemalarga teng kuchli sistemalar deyiladi va
ko’rinishda yoziladi.
Bir xil tartibli hamma tenglamalar sistemasi to’plamida kiritilgan teng kuchlilik
munosabat ekvivalent munosabati bo’ladi (tekshiring!) va demak bu ekvivalentlik
munosabati tuzilgan to’plamni kesishmaydigan sinflarga ajratadi va ekvivalent
sistemalarni
ko’rinishda yozish mumkin.
Teorema 18.3.
sistemaga qo’llangan elementar almashtirishlar natijasida
hosil bo’lgan
sistemaga teng kuchlidir.
Isbot.
I
tip elementar almashtirishlar uchun teoremaning isboti to’g’ridan
to’g’ri ko’rinib turibdi. Endi
sistemaga
II
tip elementar almashtirishlarni
qo’llaymiz, ya’ni
sistemaning biror-bir tenglamasini
K
elementga
ko’paytirib, boshqa bir tenglamasiga mos ravishda qo’shsak, ya’ni masalan
i
nchi
1
n
ik
k
i
k
a x
b
tenglamasini
ga ko’paytirib,
j
nchi
1
n
jk
k
j
k
a x
b
tenglamasiga
qo’shsak, yangi sistemaning
j
satrida qolganlari o’zgarmagan holda
1
n
jk
ik
k
j
i
k
a
a
x
b
b
tenglama hosil bo’ladi. Agar
0
0
0
1
2
,
, ...,
n
x
x
x
K
halqaning elementlari
sistemaning yechimlari bo’lsa, u holda
0
0
0
1
1
1
n
n
n
jk
ik
k
jk
k
ik
k
j
i
k
k
k
a
a
x
a x
a x
b
a
171
tenglamaning ham yechimi bo’ladi va aksincha. Elementar almashtirishlar natijasida
hosil bo’lgan
tenglamalar sistemasining yechimi
tenglamalar sistemasini
yechimi bo’ladi. Teorema isbot bo’ldi.
Shuni ta’kidlaymizki, elementar almashtirishlar ta’rifini chiziqli tenglamalar
sistemasiga bog’liq bo’lmagan ravishda matrisalarga ko’chirishimiz mumkin, ya’ni
,
,
m n
A B
M
P
ekvivalent matrisalar deyiladi, agar elementar almashtirish
yordamida biridan ikkinchisiga o’tish mumkin bo’lsa. Bu haqiqatan ekvivalentlik
munosabat bo’lib, matrisalar to’plamini kesimaydigan sinflarga ajratadai
(tekshiring!).
Endi biz sistemani yechilish masalasini baholash va hal qilishning amaliy
ravishda topishda eng qulay va hamma tomonlama qo’llanadigan noma’lumlarni
ketma-ket yo’qotish usulini yoki Gauss usulini (metodini) keltiramiz.
1) Faraz qilaylik,
sistemada
11
0
a
bo’lsin. U holda sistemaning birinchi
tenglamasini
1
11
,
2,
i
a
i
m
a
ga ko’paytirib mos ravishda boshqa satrlarga qo’shsak,
hosil bo’lgan sistemaning hamma
1
x
oldidagi koeffisiyentlari nolga aylanadi.
2) Agar
11
0
a
bo’lsa,
1
x
ning
2
i
a
koeffisiyentlari orasida noldan farqli
bo’lgan tenglamasini izlaymiz va
I
tip elementar almashtirishlar yordamida
sistemaning birinchi tenglamasi bilan o’rinlarini almashtirib, yana biz birinchi xolatga
kelamiz.
3) Agar
1
x
oldidagi hamma
1
i
a
koeffisiyentlar nollardan iborat bo’lsa, biz
birinchi yoki ikkinchi holatlarni
2
x
noma’lum uchun qo’llaymiz va hokazo.
Natijada biz
sistemaga ekvivalent (teng kuchli) bo’lgan va matrisasi
zinapoyali shaklda bo’lgan sistemaga kelamiz. Hosil bo’lgan sistemaga qarab,
quyidagi xulosalarga kelamiz:
1) Agar sistemaning zinapoyali shaklda chap tomonida nol va o’ng tomonida
noldan farqli hadlar qatnashuvchi tenglamalar qatnashsa, bunday sistema birgalikda
bo’lmaydi.
2) Agar sistemaning zinapoyali shakli matrisani uchburchakli bo’lgan sistemali
172
11 1
12 2
1
1
22 2
2
2
1
1
1
1
1
...
,
...
,
......................
n n
n n
n
n
n
n
n n
n
nn n
n
a x
a x
a x
b
a x
a x
b
a
x
a
x
b
a x
b
(1)
birinchi holatga kelamiz va
11
22
0,
0, ...,
0
nn
a
a
a
bo’lganligidan, sistema birgalikda bo’lib, aniqdir. Bu
holda (1) ning oxirgi
nn
n
n
a x
b
tenglamasidan
0
n
n
nn
b
x
a
noma’lum topiladi. Topilgan noma’lumni bitta yuqoridagi
tengligiga qo’yib,
1
0
n
x
topiladi va hokazo. Natijada bu hamma
0
0
0
1
2
,
, ...,
n
x
x
x
larni
topamiz. Bular (1) ning va demak unag ekvivalent bo’lgan (2) sistemaning yagona
yechimi bo’ladi.
3. Sistemaning zinapoyali shaklida zinapoya uchlarida turuvchi noma’lumlar
soni
r
ta
1
min
,
r
m n
bo’lsin. U holda ularni tenglamalarni chap tomoniga
qoldirib, qolgan hamma
n r
ta noma’lumlarni tenglamalarning o’ng tomoniga
o’tkazilib, ozod o’zgaruvchilar sifatida qabul qilamiz. Sistemaning chap tomonida
turgan
r
ta noma’lumlar
r
ta tenglamalar sistemasi uchburchakli shakli sistema
bo’ladi. Endi tenglamalarni o’ng tomoniga o’tgan
n r
noma’lumlar qiymatlar
berib, qolgan
r
ta noma’lumlarni 2) holatga asosan topamiz va demak sistema cheksiz
ko’p yechimlar ega, ya’ni birgalikda aniqmas.
Agar bizga chiziqli bir jinsli tenglamalar sistemasi berilgan bo’lsa, uni
uchburchak shaklga kelishi yagona nol yechimga ega ekanligini va agar u zinapoya
shaklda bo’lsa, aniqmas bo’ladi, ya’ni cheksiz ko’p yechimlarga ega bo’ladi. Bundan
tashqari qaralayotgan sistemada tenglamalar soni noma’lumlar sonidan kichik bo’lsa,
ya’ni
m
n
, u holda sistemamiz uchburchak shakliga keltirilishi mumkin emas,
chunki Gauss metodi bo’yicha o’zgartirish prosessida tenglamalar soni kamayishi
173
mumkin, ammo ortishi mumkin emas va demak sistema zinapoyasimon shaklda
keltiriladi, ya’ni aniqmas bo’ladi.
Misollar. Ushbu sistemalarni baholang va yeching:
1.
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
2
3
5,
2
3
4
2,
3
2
3
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
bu sistemaning kengaytirilgan matrisasini elementar almashtirishlar yordamida
o’zgartiramiz:
1
2
1
3
5
1
2
1
3 5
2
3
4 1
2
0
1
2
5 8
1
1
3
2 3
0
1
2
5 2
1
2
1
3 5
0
1
2
5 8
0
0
0
0 6
0
6
tenglamaga ega bo’lgan sistemaga keldik va demak berilgan sistema birgalikda
emas.
2.
1
2
3
1
2
3
1
2
3
3
2,
2
5
9,
2
5
4
23
x
x
x
x
x
x
x
x
x
sistemaning kengaytirilgan matrisasini o’zgartiramiz:
174
1
1
3
2
1
1 3
2
1
2
5
9
0
3
2
11
2
5
4 23
0
3
10 19
1
1 3
2
0
3
2
11
0
0
8 8
sistemaning matrisasi uchburchak shaklga keldi va demak u birgalikda aniq bo’lib,
hosil bo’lgan matrisadan berilgan tenglamalar sistemasiga teng kuchli bo’lgan
1
2
3
4
2
3
4
2
3
5,
2
5
8,
0
6
x
x
x
x
x
x
x
tenglamalar sistemasiga o’tsak, undan berilgan tenglamalar sistemasiga teng kuchli
1
2
3
2
3
3
3
2,
3
2
11,
8
8
x
x
x
x
x
x
tenglamalar sistemasiga o’tib, pastdan yuqoriga qarab harakat qilib,
1
2
3
2,
3,
1
x
x
x
yagona yechimlarini topamiz.
3.
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
2
3
4
2,
2
4
3
2,
2
2
7
4
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
sistemaning kengaytirilgan matrisasini qaraymiz:
175
1
2
3
4
2
1
2
3
4
2
2
4 1
3
2
0
0
5 11
6
1 2
2
7
4
0
0
5
11 6
1
2
3
4
2
0
0
5 11 6
0
0
0
0
0
sistemaning matrisasining shakli zinapoyasimon (trapesiyasimon) shaklga keladi va
demak u birgalikda, aniqmasdir.
1
3
,
x
x
noma’lumlar oldidagi 1, 5,
2
r
tasi
uchburchak shaklni beradi va demak
4
2
2
n
r
ta
1
4
,
x
x
noma’lumlari o’ng
tomonga o’tkazib ozod o’zgaruvchilar sifatida qabul qilamiz, ya’ni ixtiyoriy qiymatlar
beramiz va sistemani yechamiz:
1
3
2
4
3
4
3
2
2
4 ,
5
6
11
x
x
x
x
x
x
4
3
6 11
5
x
x
va buni yuqoridagi tenglamaga olib borib qo’ysak
2
4
1
8 10
13
5
x
x
x
hosil bo’ladi. Shunday qilib,
2
4
1
4
3
8 10
13
,
5
6 11
5
x
x
x
x
x
lar berilgan tenglamalar sistemasi yechimlarining umumiy ko’rinishi bo’ladi. Bu
formulada
2
x
va
4
x
larga ixtiyoriy qiymatlar bersak, biz
1
x
,
3
x
larni topamiz.
Masalan,
2
4
1,
1
x
x
qiymatlar
bersak,
1
3
1,
1
x
x
topilib,
1
2
3
4
1,
1,
1,
1
x
x
x
x
lar berilgan sistemani xususiy yechimi bo’ladi.
176
Do'stlaringiz bilan baham: |