Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 27. 04. 2021 14:40

matyskovyvytvory
Zelenáč
Příspěvky: 4
Reputace:   
 

Počet řešení, determinant

Dobrý den, zajímalo by mě, co můžeme říct o soustavě rovnic [mathjax]\vec{A}\cdot \vec{x}=\vec{0}[/mathjax], pokud je determinant roven nule. Lze prohlásit, že soustava má žádné netriviální, či nekonečně mnoho řešení? Pokud ano, jak rozlišíme, kdy má žádné a kdy nekonečně mnoho? Pomocí hodnosti matice? Děkuji za odpovědi.

Offline

 

#2 27. 04. 2021 14:53 — Editoval MichalAld (27. 04. 2021 14:54)

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5360
Reputace:   130 
 

Re: Počet řešení, determinant

Podle mě je to tak, že když je matice A regulární (det(A) není nula) tak má jen to triviální řešení. Pokud je matice A singulární (tedy det(A) = 0, případně že její hodnost je menší než rozměr), tak potom to má těch nekonečno řešení.

To "nekonečno řešení" vypadá tak, že si některé složky vektoru x můžeme zvolit, a ostatní už z toho vyplynou. Kolik si jich můžeme zvolit, to závisí právě na hodnosti té matice.

Pokud to tedy bude matice 3x3, a bude mít hodnost 2, tak si můžeme zvolit jen X1, a X2, X3 nám z toho už vyjdou.

Pokud bude mít hodnost 1, tak si můžeme zvolit X1 a X2.

Pokud bude mít hodnost 0 (což je tedy matice se samými nulami) tak si můžeme zvolit všechny 3 složky vektoru x.

(samozřejmě, je jedno, které X si zvolíme, jestli X1, nebo X2, nebo X3)

Offline

 

#3 27. 04. 2021 15:21 — Editoval matyskovyvytvory (27. 04. 2021 15:28)

matyskovyvytvory
Zelenáč
Příspěvky: 4
Reputace:   
 

Re: Počet řešení, determinant

↑ MichalAld: Jestliže je matice regulární, tak si myslím, že má právě jedno triviální řešení. Dokáži si představit, že soustava má nekonečně mnoho řešení, ale popravdě si nejsem jist, jestli může mít ýádné řešení (tedy s homogenní pravou stranou(

Offline

 

#4 27. 04. 2021 16:00

matyskovyvytvory
Zelenáč
Příspěvky: 4
Reputace:   
 

Re: Počet řešení, determinant

↑ matyskovyvytvory: Po zamyšlení jsem dospěl k názoru, že homogenní soustava má vždy řešení, tj. nemůže nastat situace, kdy soustava nemá řešení. Pokud se bude det rovnat 0, implikuje nám to LZ řádky, ergo nekonečně mnoho řešení. Je to korektní myšlenkový postup?

Offline

 

#5 27. 04. 2021 16:51

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5360
Reputace:   130 
 

Re: Počet řešení, determinant

Nevím, jestli je to korektní myšlenkový postup. Ale pro matici 2x2 by to bylo:

1) regulární matice by vedla například na soustavou rovnic

x +   y = 0
x + 2y = 0

Klasickým sčítacím postupem dostaneme x = 0, y = 0.

Lze to udělat i obecně, AX = 0, vynásobíme inverzní maticí (když je A regulární, tak inverzní matice existuje), a dostáváme rovnou X = 0. Na tom není co k přemýšlení, bych řekl.


2) matice je singulární. V našem případě bychom dostali třeba

  x + y   = 0
2x + 2y = 0

Prostě rovnice jsou stejné...takže jednu z nich můžeme zahodit, a tím pádem máme více neznámých než rovnic, takže celý systém má 1 stupeň volnosti. Máme prostě rovnici x + y = 0, tedy y = (-1)*x, pro každou volbu x dostaneme příslušné řešení. Je jich samozřejmě nekonečně mnoho, ale pořád je to "jedno-parametrické" řešení - tj. něco jako paprsek, přímka.

3) matice je singulární s hodností nula. Máme rovnice

0x + 0y = 0
0x + 0y = 0

Je jasné, že si můžeme zvolit x i y a pořád to bude splněno. Výsledné nekonečno řešení je "dvoj-parametrické" a představuje rovinu.


Analogicky si to můžeš přestavit pro matici 3x3, a potom rovnou pro NxN.

Offline

 

#6 27. 04. 2021 16:54

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5360
Reputace:   130 
 

Re: Počet řešení, determinant

Případ, že homogenní sestava rovnic nebude mít řešení nemůže podle mě nastat. To by mohlo nastat v případě Ax = B, když by byl determinant A nulový.

Offline

 

#7 27. 04. 2021 18:14

david_svec
Příspěvky: 435
Pozice: student
Reputace:   13 
 

Re: Počet řešení, determinant

Homogenní soustava má vždy alespoň jedno řešení a jsou to samé nuly.

Offline

 

#8 29. 04. 2021 14:30 — Editoval Richard Tuček (29. 04. 2021 14:31)

Richard Tuček
Místo: Liberec
Příspěvky: 1272
Reputace:   20 
Web
 

Re: Počet řešení, determinant

Podle Cramerova pravidla je neznámá rovná podílu det xj/ det S
kde det S je determinant soustavy.
Je-li determinant soustavy nulový, nelze Cramerovo pravidlo použít.
Můžeme prohlásit toto: Pokud je determinant soustavy nulový a aspoň jeden determinant xj nenulový, nemá soustava řešení.
Pokud je determinant soustavy nulový a současně všechny determinanty xj nulové, má soustava nekonečně mnoho řešení.

P.S. Také platí Frobeniova věta: Soustava lineárních rovnic má řešení právě tehdy, když se hodnost matice soustavy rovná hodnosti rozšířené matice soustavy.

Také platí: Čtvercová matice je regulární, právě když má nenulový determinant.

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson