BL2.ru

Решение систем линейных уравнений онлайн(Гаусс, Крамер, Зейдель)

Введите коэффициенты системы и правые части — калькулятор решит её методом Гаусса, Крамера или Зейделя и покажет каждый шаг: перестановки строк, вычитания, определители, итерации.

Уравнений 3Неизвестных 3
x1 + x2 + x3 =
x1 + x2 + x3 =
x1 + x2 + x3 =
Рассчитать

Система линейных уравнений

Система вида a11x1 + a12x2 + … = b1, … в матричной записи — A·x = b. Она может иметь одно решение, ни одного или бесконечно много. По теореме Кронекера–Капелли система совместна, когда ранг матрицы A равен рангу расширенной матрицы (A и b), и решение единственно, когда этот ранг равен числу неизвестных.

Метод Гаусса

Расширенная матрица приводится к простому виду элементарными преобразованиями строк: перестановкой, умножением на число и вычитанием одной строки из другой. Калькулятор использует вариант Гаусса–Жордана с выбором главного элемента: в каждом столбце ведущей берётся строка с наибольшим по модулю элементом (это уменьшает ошибки округления), её делят на этот элемент и исключают столбец из остальных строк. В конце в последнем столбце остаётся ответ. Метод универсален: работает для любой системы, в том числе прямоугольной и вырожденной.

Метод Крамера

Для квадратной системы с ненулевым определителем: xi = Δi / Δ, где Δ = det A, а Δi — определитель матрицы, в которой i-й столбец заменён столбцом свободных членов b. Наглядно и удобно для систем 2×2 и 3×3; для больших систем трудоёмко. Определители можно проверить в калькуляторе определителя матрицы.

Метод Зейделя

Итерационный метод: из i-го уравнения выражается xi, и сразу подставляются уже уточнённые значения: xi = (bi − Σj≠i aijxj) / aii. Метод гарантированно сходится при диагональном преобладании (модуль диагонального элемента больше суммы модулей остальных в строке). Применяется для больших разреженных систем: в инженерных расчётах, методе конечных элементов, расчёте электрических цепей.

Пример

2x₁ + x₂ − x₃ = 8, −3x₁ − x₂ + 2x₃ = −11, −2x₁ + x₂ + 2x₃ = −3. Определитель Δ = −1, решение: x₁ = 2, x₂ = 3, x₃ = −1.

Частые вопросы

Какой метод решения СЛАУ выбрать?
Метод Гаусса — универсальный: подходит для любых систем и показывает, есть ли решения. Метод Крамера удобен для 2×2 и 3×3 и часто требуется в учебных задачах. Метод Зейделя — итерационный, для систем с диагональным преобладанием.
Как понять, что система не имеет решений?
Если после преобразований Гаусса появляется строка вида 0 = c, где c ≠ 0, система несовместна: ранг A меньше ранга расширенной матрицы. Калькулятор показывает оба ранга.
Что делать, если определитель равен нулю?
Метод Крамера в этом случае неприменим: решений либо нет, либо бесконечно много. Переключитесь на метод Гаусса — он покажет, какой из вариантов.
Можно ли вводить дроби?
Да: 1/3, 0,5, -2/7, а также выражения вроде sqrt(2). Пустая клетка считается нулём.