Gauss–Jordan-elimináció
Ez a szócikk vagy szakasz lektorálásra, tartalmi javításokra szorul. |
Gauss-elimináció: legyen adott egy n ismeretlenes lineáris egyenletrendszer. Ha minden együttható és minden konstans nulla (azaz a bővített mátrix nullmátrix), akkor mindegyik egyenlet 0=0 alakú, és ezért minden szám-n-es megoldás. Ellenkező esetben az egyenletrendszert elemi átalakításokkal lépcsőssé alakíthatjuk.
Carl Friedrich Gauss és Wilhelm Jordan tiszteletére róluk nevezték el.
Mátrixok redukálása diagonális alakra szerkesztés
Ez egy viszonylag könnyen megérthető módszer. Nagyon hasonlít a Gauss-eliminációra, csak annyi az eltérés, hogy az adott oszlop kinullázása mind a főátló alatti, mind a főátló feletti elemeket érinti. 4x4-es mátrix esetén az A mátrix alakulása a következőképpen történik:
nxn-es mátrix esetén az általános transzformációs képlet a k. oszlop nullázásánál
; ;
Abban az esetben ha nem csak az egyenletrendszer megoldása a kérdés, hanem az A mátrix inverze is érdekel minket, a módszer hatékonysága nem sokkal marad el a többi általános módszertől. Azonban ha a mátrix inverzére nincs szükségünk, a módszer lassúbb mint, a legjobb alternatív megoldás (Pl. az LU felbontás).
Egy lehetséges algoritmus a Gauss-Jordan kiküszöbölésre szerkesztés
function GaussJordan(inout(aij),(bi) i,j=1...n)
for k ← 1 to n do for i ← 1 to n do if (i != k) then l←aik / akk bi← bi-l*bk for j←k to n do aij←aij-l*akj end for end if end for end for return(aij),(bi)
Fontos még megjegyezni, hogy a Gauss-Jordan módszert sosem használjuk a főelem kiválasztás alkalmazása nélkül.
Inverzek megtalálásának módszere szerkesztés
Ha a Gauss-Jordan eliminációt négyzet mátrixhoz alkalmazzuk, akkor használható a mátrix inverzének kiszámításához. Ez megtehető a négyzet mátrixnak ugyanazon dimenziók megegyező mátrixaival való fokozásával, a következő mátrix műveleten keresztül:
Ha az eredeti négyzet mátrix A, , megfelel a következő kifejezésnek:
Azután az azonosság fokozásával a következő áll fenn:
Az alapvető számsorú műveletek végrehajtásával a mátrixon [AI] amíg A eléri a csökkentett számsorú lépcsős formát, a következő lesz a végső eredmény:
A mátrix növelése/fokozása/szaporítása most már megszüntethető, amely a következőt adja:
A mátrix nem szinguláris (mely azt jelenti, hogy van inverz mátrixa), ha az azonos mátrix elérhető csak alapvető számsori műveletekkel.
Források szerkesztés
- Lipschutz, Seymour, and Lipson, Mark. "Schaum's Outlines: Linear Algebra". Tata McGraw-hill edition. Delhi 2001. pp. 69–80.
- Strang, Gilbert (2003). Introduction to Linear Algebra, 3rd edition, Wellesley, Massachusetts: Wellesley-Cambridge Press, 74-76.
- Szabó László: Bevezetés a lineáris algebrába; Polygon Kiadó; 2003