Главная › Лекции › Дмитрий Трушин (ВШЭ) — Линейная алгебра и геометрия

Введение в курс линейной алгебры: системы линейных уравнений

Лекция знакомит с устройством курса и вводит метод Гаусса для решения систем линейных уравнений.

ФКН ВШЭ — дистанционные занятия⏱ 76 минОткрыть на YouTube ↗
Пройти весь тест — 9 вопросов →

Бесплатно, нужен вход через Google. Готовый тест не тратит часовой лимит.

О чём лекция

В начале лекции преподаватель объясняет цели курса, его структуру и систему оценивания. Курс состоит из четырёх модулей, включает экзамены, контрольные, коллоквиумы, семинары и индивидуальные задания, в том числе лабораторные работы на Python. Основные материалы, конспекты и актуальные объявления размещаются на странице курса. Посещение лекций не является обязательным, а вопросы по организации курса рекомендуется адресовать преподавателю.

Содержательная часть посвящена системам линейных уравнений. Решением называется набор чисел, превращающий все уравнения системы в верные равенства; система может иметь ноль, одно или бесконечно много решений. Для краткой записи системы вводится расширенная матрица. С помощью трёх элементарных преобразований строк — прибавления строки к другой, перестановки строк и умножения строки на ненулевое число — множество решений сохраняется.

Затем разбирается алгоритм Гаусса. Прямой ход приводит матрицу к ступенчатому виду, а обратный — к улучшенному ступенчатому виду с единичными ведущими элементами и нулями над ними. Ведущие столбцы соответствуют главным переменным, остальные — свободным. Свободным переменным можно задавать произвольные значения, после чего главные переменные определяются однозначно. Ступенька справа от разделительной черты означает отсутствие решений; при её отсутствии число решений определяется наличием свободных переменных. В конце вводятся однородные системы и связь их решений с решениями неоднородной системы.

Ключевые идеи

Примеры вопросов

В системе линейных уравнений 2x + y = 5 и x − y = 1 решением называется такой набор значений переменных, который одновременно делает верными все уравнения системы. Какой набор является решением этой системы?

  1. Ax = 2, y = 1
  2. Bx = 1, y = 2
  3. Cx = 3, y = 1
  4. Dx = 2, y = 0
Показать ответ

Верный ответ: A. При x = 2 и y = 1 получаем 2·2 + 1 = 5 и 2 − 1 = 1, поэтому оба уравнения выполняются одновременно.

При приведении системы линейных уравнений к ступенчатому виду возможны три принципиально разные ситуации. Какой набор условий полностью описывает эти случаи?

  1. AСистема имеет только целые решения, только дробные решения или смешанные решения
  2. BСистема содержит соответственно одно, два или три уравнения
  3. CСистема имеет единственное решение, не имеет решений или имеет бесконечно много решений
  4. DСистема имеет единственное решение, два решения или конечное число решений больше двух
Показать ответ

Верный ответ: C. Для линейной системы число решений может быть только одним, нулевым или бесконечным; другие перечисления не охватывают общую классификацию.

Пройти весь тест — 9 вопросов →

Свой тест по любой лекции

Вставьте ссылку на видео — LearnReplay сделает тест на понимание.

Создать тест →