Sistemas de Equações Lineares e Equações Vectoriais Aula 2 Álgebra Linear Pedro A. Santos

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é encontrado no cruzamento da linha i com a coluna j, ou seja, o primeiro índice se refere à linha e o segundo à coluna.

Transcrição:

Sistemas de Equações Lineares e Equações Vectoriais Aula 2 Álgebra Linear

MEG Operações Elementares Trocar a posição de duas equações Multiplicar uma equação por uma constante diferente de zero Não alteram as Somar a uma equação um múltiplo de outra soluções do sistema

Sistema <-> Matriz Matriz Aumentada Matriz dos Coeficientes

Matriz Arranjo de expressões em m linhas e n colunas entrada-ij da matriz A linha i coluna j

MEG Operações Elementares Trocar a posição de duas linhas Multiplicar uma linha por uma constante diferente de zero Não alteram as Somar a uma linha um múltiplo de outra soluções do sistema

MEG - Exemplo pivot L1 <> L4 L2 <= L2 + L1 L3 <= L3 + 2L1 L3 <= L3-5/2 L2 L4 <= L4 + 3/2 L2 Matriz em escada L3 <> L4 colunas com pivot É possível agora resolver o sistema por substituição

Algoritmo 1. Procurar a coluna não nula mais à esquerda 2. Selecionar o pivot na primeira linha; se necessário trocar linhas 3. Somando às outras linhas multiplos da linha do pivot, criar zeros por debaixo do pivot 4. Ignorar linha do pivot e todas as linhas acima desta; aplicar os passos 1-3 à submatriz resultante; repetir o processo até obter uma matriz em escada de linhas

Matriz em escada (de linhas) Uma matriz diz-se em escada de linhas se: 1. Linhas nulas aparecem abaixo das linhas não nulas 2. A primeira entrada não nula de cada linha (pivot), se existir, está numa coluna à direita do pivot da linha anterior 3. Todas as entradas na coluna por baixo de cada pivot são zero

Exemplos (escada) (a) (b) (c)

Matriz em escada reduzida (Gauss-Jordan) L1 <= L1-...L3 L2 <= L2 -...L3 L3 <= L3/(-5) L2 <= L2 /2 L1 <= L1-4L2 Matriz em escada reduzida

Matriz em escada reduzida (de linhas) Uma matriz diz-se em escada reduzida de linhas se: 1. Linhas nulas aparecem abaixo das linhas não nulas 2. A primeira entrada não nula de cada linha (pivot), se existir, está numa coluna à direita do pivot da linha anterior 3. Todas as entradas na coluna por baixo de cada pivot são zero 4. Os pivots são iguais a 1 5. As colunas com pivot têm todas as entradas acima e abaixo do pivot iguais a zero

Exemplos (escada reduzida) (a) (b) (c)

Resolução de Sistemas de Equações Lineares Matriz Aumentada variáveis dependentes MEGJ variáveis livres colunas sem Matriz pivot em escada reduzida Representação paramétrica

Verificação?

A vossa vez... x 1 2x 2 + x 3 = 0 2x 2 8x 3 = 8 4x 1 + 5x 2 + 9x 3 = 9 x 1 = 29 x 2 = 16 x 3 = 3

Existência e Unicidade de soluções Basta a matriz em escada de linhas Sistema possível e indeterminado colunas sem pivot Não há pivots no termo independente

Existência e Unicidade de soluções Não há variáveis livres Não há pivots no termo independente Sistema possível e determinado Solução única!!

Existência e Unicidade de soluções Sistema impossível pivot no termo independente!! Não tem Solução

Teorema Existência e unicidade de solução 1. Um sistema linear é possível se e só se a coluna correspondente ao termo independente na matriz aumentada não possui pivot. 2. Se um sistema é possível então tem (I) apenas uma solução, se não existirem variáveis livres (II) infinitas soluções, se existirem variáveis livres

Sistemas de Equações Lineares Sistema Existem soluções Uma só solução Infinitas soluções Possível Determinado Possível Indeterminado Não existem soluções Impossível ou Inconsistente

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Expansão Linear Exemplo: Solução: Está b na expansão linear das colunas de A? A resposta é NÃO! Impossível ou Inconsistente 2014 Pedro A. Santos

Resumo Vectores Igualdade, Soma, Multiplicação por escalar Combinação linear de vectores Existência de Comb. <=> Existência de sol. SEL Interpretação de um SEL por colunas quais os pesos para a combinação linear de vectores dar o vector no termo independente. Expansão linear de um conjunto de vectores Estar na E.L. <=> ser comb. linear dos vectores do conjunto 2014 Pedro A. Santos