Mathematik für Ingenieure II für Dummies. J. Michael Fried
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Название: Mathematik für Ingenieure II für Dummies

Автор: J. Michael Fried

Издательство: John Wiley & Sons Limited

Жанр: Математика

Серия:

isbn: 9783527839100

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СКАЧАТЬ Sie sich rückwärts von unten nach oben durch die einzelnen Zeilen des gestaffelten Systems.In der -ten Zeile sieht das so aus:

      Zur Lösung eines beliebigen LGS upper A x equals b mit left-parenthesis m comma n right-parenthesis-Matrix upper A element-of double-struck upper R Superscript m times n und rechter Seite b element-of double-struck upper R Superscript m wird, wenn möglich, beim Gauß-Algorithmus das LGS durch geeignete elementare Zeilenumformungen zu einem LGS upper R x equals c mit Dreiecksmatrix upper R und mit neuer rechter Seite c umgeformt, welches dieselbe Lösung wie das ursprüngliche System besitzt.

      Die erlaubten elementaren Zeilenumformungen sind dabei:

       Multiplikation einer Zeile mit einem Skalar :

       Vertauschung zweier Zeilen

       Addition eines Vielfachen einer Zeile zu einer anderen Zeile:

      Mit Hilfe der obigen Zeilenumformungen führen Sie die Gauß-Elimination so durch:

      1 Bilden Sie die erweiterte Systemmatrix , indem Sie die Matrix rechts um eine Spalte mit dem Rechte-Seite-Vektor erweitern. Setzen Sie .Nach jedem der folgenden Schritte erhalten Sie eine neue erweiterte Systemmatrix, die Sie aber der Übersichtlichkeit halber wieder mit bezeichnen. Genauso bezeichnen Sie auch die neuen Komponenten wieder mit .

      2 Ist die Komponente , dann tauschen Sie eine Zeile mit der erweiterten Systemmatrix mit der Zeile . Falls es unterhalb der -ten Zeile keine Zeile mit gibt, sind Sie fertig und gehen zu Schritt 7.Prinzipiell ist es gleichgültig, durch welche Zeile Sie dabei die -te Zeile ersetzen, solange nach dem Tausch die Komponente ist. Bei der praktischen Rechnung wählen Sie hier möglichst eine Zeile mit Komponente .

      3 Putzen Sie unterhalb der -ten Zeile die -e Spalte, indem Sie zu jeder Zeile mit das -Fache der -ten Zeile addieren.Sie bearbeiten also nur die Zeilen unterhalb der -ten Zeile und erhalten eine neue erweiterte Systemmatrix, bei der in der -ten Spalte unterhalb der Diagonalkomponente nur noch Nullen stehen.

      4 Setzen Sie .

      5 Ist , dann sind Sie fertig und gehen zu Schritt 7.

      6 Gehen Sie zu Schritt 2, und fahren Sie dort fort.Falls Sie nicht vorher zu Schritt 7 springen, dann wiederholen Sie diesen Algorithmus Zeile für Zeile, bis Sie in der letzten Zeile angekommen sind.

      7 Beenden Sie die Elimination.

      Mit diesem Eliminationsalgorithmus bringen Sie die erweiterte Matrix left-parenthesis upper A semicolon b right-parenthesis auf die folgende Gestalt:

Start 8 By 9 Matrix 1st Row 1st Column 1 2nd Column alpha 12 3rd Column alpha 13 4th Column midline-horizontal-ellipsis 5th Column alpha Subscript 1 r Baseline 6th Column alpha Subscript 1 comma left-parenthesis r plus 1 right-parenthesis Baseline 7th Column midline-horizontal-ellipsis 8th Column alpha Subscript 1 n Baseline 9th Column beta 1 2nd Row 1st Column 0 2nd Column 1 3rd Column alpha 23 4th Column midline-horizontal-ellipsis 5th Column alpha Subscript 2 r Baseline 6th Column alpha Subscript 2 comma left-parenthesis r plus 1 right-parenthesis Baseline 7th Column midline-horizontal-ellipsis 8th Column alpha Subscript 2 n Baseline 9th Column beta 2 3rd Row 1st Column vertical-ellipsis 2nd Column 0 3rd Column 1 4th Column down-right-diagonal-ellipsis 5th Column alpha Subscript 3 r Baseline 6th Column alpha Subscript 3 comma left-parenthesis r plus 1 right-parenthesis Baseline 7th Column midline-horizontal-ellipsis 8th Column alpha Subscript 3 n Baseline 9th Column beta 3 4th Row 1st Column vertical-ellipsis 2nd Column Blank 3rd Column down-right-diagonal-ellipsis 4th Column down-right-diagonal-ellipsis 5th Column vertical-ellipsis 6th Column vertical-ellipsis 7th Column Blank 8th Column vertical-ellipsis 9th Column vertical-ellipsis 5th Row 1st Column 0 2nd Column ellipsis 3rd Column ellipsis 4th Column 0 5th Column 1 6th Column alpha Subscript r comma left-parenthesis r plus 1 right-parenthesis Baseline 7th Column midline-horizontal-ellipsis 8th Column alpha Subscript r n Baseline 9th Column beta Subscript r Baseline 6th Row 1st Column 0 2nd Column ellipsis 3rd Column ellipsis 4th Column Blank 5th Column Blank 6th Column Blank 7th Column Blank 8th Column Blank 9th Column beta Subscript r plus 1 Baseline 7th Row 1st Column vertical-ellipsis 2nd Column Blank 3rd Column Blank 4th Column Blank 5th Column Blank 6th Column Blank 7th Column Blank 8th Column Blank 9th Column vertical-ellipsis 8th Row 1st Column 0 2nd Column Blank 3rd Column Blank 4th Column Blank 5th Column Blank 6th Column Blank 7th Column Blank 8th Column Blank 9th Column beta Subscript m Baseline EndMatrix equals colon left-parenthesis upper A overTilde comma b overTilde right-parenthesis

      

Die Zahl r wird Rang der Matrix upper A genannt.

      In den ersten r Zeilen ist dies ein gestaffeltes Gleichungssystem. Hier stehen »Leerzeichen« für die Null und alpha Subscript i j und beta Subscript i für irgendwelche Zahlen. Ist r less-than m, dann treten in der neu erhaltenen Matrix upper A reine Nullzeilen auf, während auf der neuen rechten Seite b in diesen Zeilen eventuell auch andere Zahlen auftauchen können.

       Nicht lösbar, falls die Zahlen nicht alle gleich null sind.

       Nicht eindeutig lösbar, falls ist, das heißt, falls alle sind. Die Unbekannten können frei gewählt werden. Die restlichen Unbekannten ergeben sich dann eindeutig aus den frei gewählten Unbekannten.

       Eindeutig lösbar, falls ist. Die Lösung erhalten Sie durch Rückwärtslösen.

      Eigenwerte, Eigenvektoren und die Definitheit von Matrizen

      Wie im Abschnitt »Ganz sicher: Hinreichende Optimalitätsbedingung« aus Kapitel 5 dargestellt wird, spielt bei der Untersuchung auf Extremstellen mehrdimensionaler Funktionen die Definitheit von symmetrischen Matrizen eine ähnlich wesentliche Rolle wie das Vorzeichen der zweiten Ableitung für eindimensionale Funktionen.

      

Eine symmetrische СКАЧАТЬ