ФОРМУЛЫ КРАМЕРА.
Пусть задана система линейных уравнений, содержащая одинаковое число уравнений и неизвестных (m=n):
(19)
Введем три матрицы
,
,
.
Матрица А, составленная из коэффициентов системы, является квадратной матрицей порядка n. Матрицы Х и В являются столбцовыми и составлены соответственно из неизвестных и свободных членов системы.
Так как число столбцов матрицы А равно числу строк матрицы Х, то существует произведение , являющееся столбцовой матрицей тех же размеров, что и матрица В. Тогда систему уравнений (19) можно записать в форме одного матричного уравнения.
. (20)
Для определения матрицы Х из (20) допустим, что матрица А имеет обратную матрицу А-1, определяемую формулой (17). Тогда, умножая обе части (20) слева А-1, получим
. (21)
По определению обратной матрицы , где Е – единичная матрица порядка n. Отсюда
.
Следовательно, уравнение (21) запишется в виде
. (22)
Матричное равенство (22) определяет решение заданной системы уравнений в матричной форме. Для определения конкретных значений неизвестных перепишем (22) в виде
, (23)
где - определитель, соответствующий матрице А;
- алгебраические дополнения элементов
этой матрицы.
Перемножив матрицы в правой части (23), найдем
.
Отсюда, согласно условию равенства двух матриц, получим
,
, …,
…, . (24)
Формулы (24) и определяют решение системы (19). Для запоминания этих формул и последующего их применения на практике группу определителей:
,
,
, …,
.
Заметим, что определитель , получен из Δ заменой его первого столбца на столбец сводных членов, определитель
, получен из Δ заменой его второго столбца на столбец свободных членов и т.д. Разложим каждый из определителей
по столбцу членов
. Тогда
,
, …,
. (25)
Из сравнения полученных результатов (25) с числителями равенств (24) следует, что решение системы (19) можно записать в виде
. (26)
Формулы (26) называются формулами Крамера.
ПРИМЕР 8.1. Решить по формулам Крамера систему уравнений
Решение. Система содержит одинаковое число уравнений и неизвестных. Вычислим определитель Δ этой системы.
.
Так как , то решение можно найти по формулам Крамера:
,
. Тогда
,
. Ответ: (1;2).
ПРИМЕР 8.2. Решить матричным способом систему уравнений
Система содержит одинаковое число уравнений и неизвестных. Вычислим определитель Δ этой системы:
.
Так как , то система может быть решена матричным способом.
Составим матрицы ,
,
.
Так как определитель системы , то матрица А имеет обратную матрицу А-1, где
.
Вычислим алгебраические дополнения всех элементов
3, ,
,
,
,
,
,
,
.
Тогда .
Так как решением является , то
.
Или x1=1, x2=1, x3=1. Ответ: .