บทที่ 1 เมทริก ซ

บทที่ 1 เมทริก ซ บทที่ 1 เมทริก ซ

mathstat.sci.tu.ac.th
from mathstat.sci.tu.ac.th More from this publisher
05.01.2015 Views

บทที่ 3 ระบบสมการเชิงเส้น ปัญหาที่จัดว่าสำคัญมากในทางคณิตศาสตร์คือ การหาผลเฉลยของระบบสมการเชิงเส้น หรือกล่าวได้ ว่า 70 เปอร์เซนต์ของปัญหาทางคณิตศาสตร์จะเกี่ยวข้องกับการหาผลเฉลยของระบบสมการเชิงเส้น การนำวิธีการทางคณิตศาสตร์สมัยใหม่มาใช้บ่อยครั้งปัญหาที่มีความซับซ้อนจะถูกลดรูปให้เป็นระบบ สมการเชิงเส้นเพียงระบบสมการเดียว ระบบสมการเชิงเส้นสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในหลายสาขาวิชา ด้วยกัน ตัวอย่างเช่น เศรษฐศาสตร์ สังคมศาสตร์ นิเวศน์วิทยา สถิติประชากร พันธุกรรม วิศวกรรม และฟิสิกส์ 3.1 ระบบสมการเชิงเส้น สมการเชิงเส้น เส้นตรงใดๆในระนาบเรขาคณิตสามารถเขียนแทนได้ด้วยสมการ ax+by = c เมื่อ a, b และ c เป็นค่าคงตัวที่เป็นจำนวนจริง และ a, b ไม่เป็นศูนย์พร้อมกัน ซึ่งสมการใน รูปแบบนี้เรียกว่า สมการเชิงเส้น ของตัวแปร x และ y ในกรณีทั่วไปเราสามารถเขียนสมการเชิง เส้นของตัวแปร x 1 , x 2 , ..., x n ให้อยู่ในรูป a 1 x 1 +a 2 x 2 +···+a n x n = b โดยที่ a 1 , a 2 , ..., a n และ b เป็นค่าคงตัวที่เป็นจำนวนจริง และ a 1 , a 2 , ..., a n ไม่เป็น ศูนย์พร้อมกัน บางครั้งเราจะเรียกตัวแปรที่อยู่ในสมการเชิงเส้นว่า ตัวแปรไม่รู้ค่า ตัวอย่าง 3.1 สมการ 3x+y = 7, y = 1 5 x+2z +4 และ x 1 +3x 2 −2x 3 +5x 4 = 7 เป็นสมการเชิงเส้น แต่สมการ √ x+3y = 2, 3x−2y −5z +yz = 4 และ y = cosx ไม่เป็นสมการเชิงเส้น ✠ 30

เอกสารประกอบการสอนวิชา SC142 จัดทำโดย ดร.อัจฉรา ปาจีนบูรวรรณ์ 31 ข้อสังเกต สมการเชิงเส้นจะเป็นสมการที่ไม่เกี่ยวข้องกับผลคูณ หรือรากของตัวแปร และตัวแปรทุก ตัว ต้องเป็นตัวแปรที่มีเลฃชี้กำลังเป็นหนึ่ง และไม่ปรากฎในนิพจน์ของฟังก์ชันตรีโกณมิติ ฟังก์ชันลอการิทึม หรือฟังก์ชันเลขชี้กำลัง ผลเฉลย ของสมการเชิงเส้น a 1 x 1 +a 2 x 2 +···+ a n x n = b คือลำดับของ n จำนวน: s 1 , s 2 , ..., s n ที่ทำให้สมการนี้เป็นจริงเมื่อแทนค่า x 1 = s 1 , x 2 = s 2 , ..., x n = s n และเชตของผล เฉลยทั้งหมดของสมการเชิงเส้นเรียกว่า เชตผลเฉลย หรือบางครั้งเรียกว่า ผลเฉลยทั่วไป ของสมการ เชิงเส้น ระบบสมการเชิงเส้น เชตจำกัดของสมการเชิงเส้นของตัวแปร x 1 , x 2 , ..., x n เรียกว่า ระบบสมการเชิงเส้น หรือ ระบบเชิงเส้น และลำดับของจำนวน s 1 , s 2 , ..., s n จะเป็น ผลเฉลย ของระบบสมการเชิงเส้น ถ้า x 1 = s 1 , x 2 = s 2 , ..., x n = s n เป็นผลเฉลยของสมการทุกสมการในระบบสมการเชิงเส้น ตัวอย่างเช่น 4x 1 −x 2 +3x 3 = −1 3x 1 +x 2 +9x 3 = −4 เป็นระบบสมการเชิงเส้นที่มีผลเฉลยคือ x 1 = 1, x 2 = 2 และ x 3 = −1 เนื่องจากค่าเหล่านี้ สอดคล้องกับสมการทั้งสอง อย่างไรก็ตาม x 1 = 1, x 2 = 8 และ x 3 = 1 ไม่เป็นผลเฉลย ของระบบสมการเชิงเส้นข้างต้น เนื่องจากค่าเหล่านี้สอดคล้องกับสมการแรกเพียงสมการเดียว ดังนั้น ระบบสมการเชิงเส้นบางระบบอาจจะไม่มีผลเฉลย ถ้าระบบสมการเชิงเส้นใดไม่มีผลเฉลยเราจะเรียกระบบสมการเชิงเส้นนี้ว่า ระบบไม่สอดคล้อง (inconsistent) แต่ถ้าระบบสมการเชิงเส้นใดมีผลเฉลยอย่างน้อยหนึ่งผลเฉลย แล้วจะเรียกระบบสมการ นั้นว่า ระบบสอดคล้อง (consistent) รูปแบบเมทริกซ์ของระบบสมการเชิงเส้น พิจารณาระบบสมการเชิงเส้นที่มี m สมการ และตัวแปรไม่รู้ค่า n ตัวแปร a 11 x 1 +a 12 x 2 +···+a 1n x n = b 1 a 21 x 1 +a 22 x 2 +···+a 2n x n = b 2 (3.1) . . . . a m1 x 1 +a m2 x 2 +···+a mn x n = b m โดยที่ x 1 , x 2 , ..., x n เป็นตัวแปรไม่รู้ค่า และ a และ b ที่มีดัชนีล่างเป็นค่าคงตัวใดๆ ดัชนีล่างของสัมประสิทธิ์ของตัวแปรไม่รู้ค่าจะช่วยบอกตำแหน่งของสัมประสิทธิ์ของระบบสมการ โดย ที่ดัชนีล่างตัวแรกของสัมประสิทธิ์ a ij จะบ่งชี้สมการที่มีสัมประสิทธิ์นั้น และดัชนีล่างตัวที่สองจะบ่งชี้ ตัวแปรที่มีสัมประสิทธิ์นั้นเป็นตัวคูณ ตัวอย่างเช่น a 23 เป็นสัมประสิทธิ์ที่อยู่ในสมการที่สองและเป็น ตัวคูณของตัวแปรไม่รู้ค่า x 3

บทที่ 3<br />

ระบบสมการเชิงเส้น<br />

ปัญหาที่จัดว่าสำคัญมากในทางคณิตศาสตร์คือ การหาผลเฉลยของระบบสมการเชิงเส้น หรือกล่าวได้<br />

ว่า 70 เปอร์เซนต์ของปัญหาทางคณิตศาสตร์จะเกี่ยวข้องกับการหาผลเฉลยของระบบสมการเชิงเส้น<br />

การนำวิธีการทางคณิตศาสตร์สมัยใหม่มาใช้บ่อยครั้งปัญหาที่มีความซับซ้อนจะถูกลดรูปให้เป็นระบบ<br />

สมการเชิงเส้นเพียงระบบสมการเดียว ระบบสมการเชิงเส้นสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในหลายสาขาวิชา<br />

ด้วยกัน ตัวอย่างเช่น เศรษฐศาสตร์ สังคมศาสตร์ นิเวศน์วิทยา สถิติประชากร พันธุกรรม วิศวกรรม<br />

และฟิสิกส์<br />

3.1 ระบบสมการเชิงเส้น<br />

สมการเชิงเส้น<br />

เส้นตรงใดๆในระนาบเรขาคณิตสามารถเขียนแทนได้ด้วยสมการ<br />

ax+by = c<br />

เมื่อ a, b และ c เป็นค่าคงตัวที่เป็นจำนวนจริง และ a, b ไม่เป็นศูนย์พร้อมกัน ซึ่งสมการใน<br />

รูปแบบนี้เรียกว่า สมการเชิงเส้น ของตัวแปร x และ y ในกรณีทั่วไปเราสามารถเขียนสมการเชิง<br />

เส้นของตัวแปร x 1 , x 2 , ..., x n ให้อยู่ในรูป<br />

a 1 x 1 +a 2 x 2 +···+a n x n = b<br />

โดยที่ a 1 , a 2 , ..., a n และ b เป็นค่าคงตัวที่เป็นจำนวนจริง และ a 1 , a 2 , ..., a n ไม่เป็น<br />

ศูนย์พร้อมกัน บางครั้งเราจะเรียกตัวแปรที่อยู่ในสมการเชิงเส้นว่า ตัวแปรไม่รู้ค่า<br />

ตัวอย่าง 3.1 สมการ<br />

3x+y = 7, y = 1 5 x+2z +4 และ x 1 +3x 2 −2x 3 +5x 4 = 7<br />

เป็นสมการเชิงเส้น แต่สมการ<br />

√ x+3y = 2, 3x−2y −5z +yz = 4 และ y = cosx<br />

ไม่เป็นสมการเชิงเส้น<br />

✠<br />

30

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!