克拉默法则
克莱姆法则,又译克拉默法则(Cramer's Rule)是线性代数中一个关于求解线性方程组的定理。
1、当方程组的系数行列式不等于零时,则方程组有解,且具有唯一的解。
2、如果方程组无解或者有两个不同的解,那么方程组的系数行列式必定等于零。
3、克莱姆法则不仅仅适用于实数域,它在任何域上面都可以成立。
克拉默法则(Kramer's rule)是一种直接用行列式解线性方程组的方法。把线性方程组记为矩阵乘法的形式。
Ax=b(1)(1)Ax=b
其中 AA 为系数矩阵。当 AA 为 N×NN×N 的方阵且行列式 |A|≠0|A|≠0 时(即满秩矩阵),方程有唯一解(见 “线性方程组解的结构”)。该解可以用克拉默法则直接写出:
xi=|Ai||A|(i=1,…,N)(2)(2)xi=|Ai||A|(i=1,…,N)
其中 AiAi 是把 AA 的第 ii 列替换为 bb 而来。
例如:解方程组
令式 1 中 A=(21−13)A=(21−13),b=(45)b=(45),求解方程组。
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)。
在数值计算时,克拉默法则解方程组效率较低,直接用高斯消元法求逆矩阵高斯消元法求逆矩阵会更快。
推论1)n元齐次线性方程组有惟一零解的充要条件是系数行列式不等于零,系数矩阵可逆(矩阵可逆=矩阵非奇异=矩阵对应的行列式不为0=满秩=行列向量线性无关);
2)n元齐次线性方程组有非零解的充要条件是系数行列式等于零。
xml法则总结
1.克莱姆法则的重要理论价值:
1)研究了方程组的系数与方程组解的存在性与惟一性关系;
2)与其在计算方面的做用相比,克莱姆法则更具备重大的理论价值。(通常没有计算价值,计算量较大,复杂度过高)
2.应用克莱姆法则判断具备N个方程、N个未知数的线性方程组的解:
1)当方程组的系数行列式不等于零时,则方程组有解,且具备惟一的解;
2)若是方程组无解或者有两个不一样的解,那么方程组的系数行列式一定等于零;
3)克莱姆法则不单单适用于实数域,它在任何域上面均可以成立。
3.克莱姆法则的局限性:
1)当方程组的方程个数与未知数的个数不一致时,或者当方程组系数的行列式等于零时,克莱姆法则失效;
2)运算量较大,求解一个N阶线性方程组要计算N+1个N阶行列式。
不确定的情况
1.当方程组没有解时,称为方程组不兼容或不一致,当存在多个解决方案时,称为不确定性。对于线性方程,不确定的系统将具有无穷多的解(如果它在无限域上),因为解可以用一个或多个可以取任意值的参数来表示。
2.克拉默规则适用于系数行列式非零的情况。在2×2的情况下,如果系数行列式为零,则如果分子决定因子为非零,则系统不兼容,如果分子决定因素为零,则系统不兼容。
3.对于3×3或更高的系统,当系数行列式等于零时,唯一可以说的是,如果任何分子决定因素是非零的,那么系统必须是不兼容的。然而,将所有决定因素置零都不意味着系统是不确定的。 3×3系统x + y + z = 1,x + y + z = 2,x + y + z = 3的一个简单的例子,其中所有决定因素消失(等于零)但系统仍然不兼容。
克拉默法则适用于变量和方程数目相等的线性方程组。克莱姆法则是线性代数中一个关于求解线性方程组的定理,研究了方程组的系数与方程组解的存在性与唯一性关系;与其在计算方面的作用相比,克莱姆法则更具有重大的理论价值。
克拉默法则怎么用
克拉默法则解方程组过程:先求系数行列式,再求各未知数对应的行列式,相除得到方程的解。
应用克拉默法则判断具有N个方程、N个未知数的线性方程组的解:
(1)当方程组的系数行列式不等于零时,则方程组有解,且具有唯一的解;
(2)如果方程组无解或者有两个不同的解,那么方程组的系数行列式必定等于零
(3)克莱姆法则不仅仅适用于实数域,它在任何域上面都可以成立。
克莱姆法则的局限性:
(1):当方程组的方程个数与未知数的个数不一致时,或者当方程组系数的行列式等于零时,克莱姆法则失效。
(2):运算量较大,求解一个N阶线性方程组要计算N+1个N阶行列式。
克拉默法则产生时间:这项法则是瑞士数学家克莱姆(1704-1752)于1750年,在他的《线性代数分析导言》中发表的。其实莱布尼兹〔1693〕,以及马克劳林〔1748〕亦知道这个法则,但他们的记法不如克莱姆。对于多于两个或三个方程的系统,克莱姆的规则在计算上非常低效;与具有多项式时间复杂度的消除方法相比,其渐近的复杂度为O(n·n!)。即使对于2×2系统,克拉默的规则在数值上也是不稳定的。
作者介绍:克莱姆(Cramer,Gabriel,瑞士数学家 1704-1752)克莱姆1704年7月31日生于日内瓦,早年在日内瓦读书,1724 年起在日内瓦加尔文学院任教,1734年成为几何学教授,1750年任哲学教授。他自 1727年进行为期两年的旅行访学。在巴塞尔与约翰.伯努利、欧拉等人学习交流,结为挚友。后又到英国、荷兰、法国等地拜见许多数学名家,回国后在与他们的长期通信 中,加强了数学家之间的联系,为数学宝库也留下大量有价值的文献。他一生未婚,专心治学,平易近人且德高望重,先后当选为伦敦皇家学会、柏林研究院和法国、意大利等学会的成员。
作者成就:主要著作是《代数曲线的分析引论》(1750),首先定义了正则、非正则、超越曲线和无理曲线等概念,第一次正式引入坐标系的纵轴(Y轴),然后讨论曲线变换,并依据曲线方程的阶数将曲线进行分类。为了确定经过5 个点的一般二次曲线的系数,应用了著名的“克莱姆法则”,即由线性方程组的系数确定方程组解的表达式。该法则于1729年由英国数学家马克劳林得到,1748年发表,但克莱姆的优越符号使之流传。