Решение систем линейных уравнений
методическая разработка на тему

ГБПОУ РМ «ЗУБОВО-ПОЛЯНСКИЙ  ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

РЕШЕНИЕ СИСТЕМ ЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ СРЕДСТВАМИ MS EXCEL

АВТОР: ОРКИНА МАРИНА АЛЕКСАНДРОВНА,

         ПРЕПОДАВАТЕЛЬ МАТЕМАТИКИ

Зубова Поляна, 2016

Система т линейных уравнений с п неизвестными (или линейная система) в линейной алгебре — это система уравнений вида:

Здесь x1, х2, ..., хn - неизвестные, которые надо определить; a11, a12, ..., атп - коэффициенты системы; b1, b2, ... bт - свободные члены (предполагаются известными). Индексы коэффициентов аij системы обозначают номера уравнения (i) и неизвестного (j), при котором стоит этот коэффициент.

Метод Гаусса – метод последовательного исключения неизвестных, имеет много разных вычислительных схем. Рассмотрим схему единственного деления, алгоритм которого состоит в следующем.

Прямой ход: путем элементарных преобразований строк (делением элементов строки на число, вычитание из одной строки другой строки, умноженной на число) матрица системы приводится к верхнетреугольному виду.

С этого момента начинается обратный ход. Из последнего ненулевого уравнения выражаем переменную через другие и подставляем в предыдущие уравнения. Повторяя эту процедуру для всех переменных, получаем решение [1, с. 111].

Реализуем данный алгоритм для системы трех линейных уравнений с тремя неизвестными средствами MS Еxcel (расчетные формулы: рисунок 1, таблица значений: рисунок 2).

Рисунок 1

Рисунок 2

Метод Крамера (правило Крамера) - способ решения квадратных систем линейных алгебраических уравнений с ненулевым определителем основной матрицы (причем для таких уравнений решение существует и оно единственно).

Описание метода. Для системы n линейных уравнений с n неизвестными (над произвольным полем)

с определителем матрицы системы А, отличным от нуля, решение   записывается в виде

где

(i-й столбец матрицы системы заменяется столбцом свободных членов).

Пусть дана система линейных уравнений с тремя неизвестными:

Если главный определитель системы отличен от нуля, то система имеет решение, притом единственное. Решение системы определяется формулами

где х1, х2, х3 - корни системы уравнений; Δ - главный определитель системы; Δх1, Δх2, Δх3 - вспомогательные определители [1, с. 125].

Средствами MS Еxcel правило Крамера можно реализовать следующим образом (расчетные формулы: рисунок 3, таблица значений: рисунок 4).

Рисунок 3

Рисунок 4

Преобразуем рабочие листы с помощью команды меню Сервис – Параметры. На вкладке Вид убираем сетку, заголовки строк и столбцов, полосы прокрутки. Защищаем листы паролем (Сервис – Защита – Защитить лист), предварительно сняв ярлык «Защищаемая ячейка» с тех ячеек, куда вводят данные. Теперь разработанные шаблоны готовы к использованию для автоматизации рутинных «ручных» вычислений.

Использованные источники

1. Колдаев, В.Д. Численные методы и программирование: учебное пособие/В.Д. Колдаев; под ред. проф. Л.Г. Гагариной. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2009. – 336 с.
2. Лапчик, М.П. Численные методы: учебное пособие для студ. вузов/М.П. Лапчик, М.И. Рагулина, Е.К. Хеннер. – М.: Академия, 2004. – 384 с.