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克拉默法則

克萊姆法則,又譯克拉默法則(Cramer's Rule)是線性代數中壹個關於求解線性方程組的定理。

1、當方程組的系數行列式不等於零時,則方程組有解,且具有唯壹的解。

2、如果方程組無解或者有兩個不同的解,那麽方程組的系數行列式必定等於零。

3、克萊姆法則不僅僅適用於實數域,它在任何域上面都可以成立。

克拉默法則(Kramer's rule)是壹種直接用行列式解線性方程組的方法。把線性方程組記為矩陣乘法的形式。

Ax=b(1)(1)Ax=b

其中?AA?為系數矩陣。當?AA?為?N×NN×N?的方陣且行列式?|A|≠0|A|≠0?時(即滿秩矩陣),方程有唯壹解(見 “線性方程組解的結構”)。該解可以用克拉默法則直接寫出:

xi=|Ai||A|(i=1,…,N)(2)(2)xi=|Ai||A|(i=1,…,N)

其中?AiAi?是把?AA?的第?ii?列替換為?bb?而來。

例如:解方程組

令式 1?中?A=(21?13)A=(21?13),b=(45)b=(45),求解方程組。

解:|A|=7|A|=7,|A1|=∣∣∣4153∣∣∣=7|A1|=|4153|=7,|A2|=∣∣∣24?15∣∣∣=14|A2|=|24?15|=14。代入式 2?得?x=(12)x=(12)。

在數值計算時,克拉默法則解方程組效率較低,直接用高斯消元法求逆矩陣高斯消元法求逆矩陣會更快。

推論1)n元齊次線性方程組有惟壹零解的充要條件是系數行列式不等於零,系數矩陣可逆(矩陣可逆=矩陣非奇異=矩陣對應的行列式不為0=滿秩=行列向量線性無關);

2)n元齊次線性方程組有非零解的充要條件是系數行列式等於零。

xml法則總結

1.克萊姆法則的重要理論價值:

1)研究了方程組的系數與方程組解的存在性與惟壹性關系;

2)與其在計算方面的做用相比,克萊姆法則更具備重大的理論價值。(通常沒有計算價值,計算量較大,復雜度過高)

2.應用克萊姆法則判斷具備N個方程、N個未知數的線性方程組的解:

1)當方程組的系數行列式不等於零時,則方程組有解,且具備惟壹的解;

2)若是方程組無解或者有兩個不壹樣的解,那麽方程組的系數行列式壹定等於零;

3)克萊姆法則不單單適用於實數域,它在任何域上面均可以成立。

3.克萊姆法則的局限性:

1)當方程組的方程個數與未知數的個數不壹致時,或者當方程組系數的行列式等於零時,克萊姆法則失效;

2)運算量較大,求解壹個N階線性方程組要計算N+1個N階行列式。

不確定的情況

1.當方程組沒有解時,稱為方程組不兼容或不壹致,當存在多個解決方案時,稱為不確定性。對於線性方程,不確定的系統將具有無窮多的解(如果它在無限域上),因為解可以用壹個或多個可以取任意值的參數來表示。

2.克拉默規則適用於系數行列式非零的情況。在2×2的情況下,如果系數行列式為零,則如果分子決定因子為非零,則系統不兼容,如果分子決定因素為零,則系統不兼容。

3.對於3×3或更高的系統,當系數行列式等於零時,唯壹可以說的是,如果任何分子決定因素是非零的,那麽系統必須是不兼容的。然而,將所有決定因素置零都不意味著系統是不確定的。 3×3系統x + y + z = 1,x + y + z = 2,x + y + z = 3的壹個簡單的例子,其中所有決定因素消失(等於零)但系統仍然不兼容。

克拉默法則適用於變量和方程數目相等的線性方程組。克萊姆法則是線性代數中壹個關於求解線性方程組的定理,研究了方程組的系數與方程組解的存在性與唯壹性關系;與其在計算方面的作用相比,克萊姆法則更具有重大的理論價值。

克拉默法則怎麽用

克拉默法則解方程組過程:先求系數行列式,再求各未知數對應的行列式,相除得到方程的解。

應用克拉默法則判斷具有N個方程、N個未知數的線性方程組的解:

(1)當方程組的系數行列式不等於零時,則方程組有解,且具有唯壹的解;

(2)如果方程組無解或者有兩個不同的解,那麽方程組的系數行列式必定等於零

(3)克萊姆法則不僅僅適用於實數域,它在任何域上面都可以成立。

克萊姆法則的局限性:

(1):當方程組的方程個數與未知數的個數不壹致時,或者當方程組系數的行列式等於零時,克萊姆法則失效。

(2):運算量較大,求解壹個N階線性方程組要計算N+1個N階行列式。

克拉默法則產生時間:這項法則是瑞士數學家克萊姆(1704-1752)於1750年,在他的《線性代數分析導言》中發表的。其實萊布尼茲〔1693〕,以及馬克勞林〔1748〕亦知道這個法則,但他們的記法不如克萊姆。對於多於兩個或三個方程的系統,克萊姆的規則在計算上非常低效;與具有多項式時間復雜度的消除方法相比,其漸近的復雜度為O(n·n!)。即使對於2×2系統,克拉默的規則在數值上也是不穩定的。

作者介紹:克萊姆(Cramer,Gabriel,瑞士數學家 1704-1752)克萊姆1704年7月31日生於日內瓦,早年在日內瓦讀書,1724 年起在日內瓦加爾文學院任教,1734年成為幾何學教授,1750年任哲學教授。他自 1727年進行為期兩年的旅行訪學。在巴塞爾與約翰.伯努利、歐拉等人學習交流,結為摯友。後又到英國、荷蘭、法國等地拜見許多數學名家,回國後在與他們的長期通信 中,加強了數學家之間的聯系,為數學寶庫也留下大量有價值的文獻。他壹生未婚,專心治學,平易近人且德高望重,先後當選為倫敦皇家學會、柏林研究院和法國、意大利等學會的成員。

作者成就:主要著作是《代數曲線的分析引論》(1750),首先定義了正則、非正則、超越曲線和無理曲線等概念,第壹次正式引入坐標系的縱軸(Y軸),然後討論曲線變換,並依據曲線方程的階數將曲線進行分類。為了確定經過5 個點的壹般二次曲線的系數,應用了著名的“克萊姆法則”,即由線性方程組的系數確定方程組解的表達式。該法則於1729年由英國數學家馬克勞林得到,1748年發表,但克萊姆的優越符號使之流傳。

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