Поведінка великої кількості об’єктів зовнішнього світу задовільно описується системою лінійних алгебраїчних рівнянь.
Розв’язування систем лінійних рівнянь – це одна з головних задач обчислювальної математики. Вона грає важливу роль у прикладних методах математичної статистики, економіки, міжнародних відносинах та в багатьох інших направленнях.
У загальному випадку система лінійних алгебраїчних рівнянь має вигляд
a11x1 + a12x2 +….+ a1nxn = b1
a21x2 + a22x2 +….+ a2nxn = b2
……………………………… (1)
amx1 + am2x2 +….+ amnxn = bm
Де x1, x2,… ,xn - невідомі, що потрібно знайти;
a11, a12,…,amn – задані дійсні числа.
Задані числа aijназивають коефіцієнтами системи ( i = , j = ).
Кожному коефіцієнту приписані індекси. Перший індекс вказує номер рівняння, у якому знаходиться даний коефіцієнт, а другий індекс – номер невідомого, перед яким цей коефіцієнт стоїть.
Числа b1, b2,...,bm – називаються вільними членами системи (i = ), вони вважаються відомими.
Необхідно відзначити, що для будь-якої системи можливі тільки три випадки:
· система не має жодного розв’язку;
· система має єдиний розв’язок;
· система має нескінчену множину розв’язків.
Коефіцієнти при невідомих системи рівнянь, що записані у вигляді матриці А:
,
називають матрицею коефіцієнтів системи.
Якщо кількість рівнянь системи m дорівнює кількості невідомих n, то система має квадратну матрицю А порядку n. У такому випадку визначник D = det A називаються визначником системи.
Вільні члени системи, що записані у вигляді матриці-стовпця В:
B = ,
називаються вектором-стовпцем вільних членів.
Невідомі системи x1, x2,… ,xn, що записані у вигляді матриці-стовпця Х:
X = ,
називаються вектором-стовпцем невідомих.
Матриця коефіцієнтів системи, доповнена справа вектором-стовпцем вільних членів, називається розширеною матрицею коефіцієнтів системи.
Така матриця має вигляд:
.
Система може бути записана у матричній формі A × Х = В
A = [A] mxn , Х = [X] nx1 , В = [B] mx1 .
Якщо всі вільні члени b1, b2,..,bm дорівнюють 0, то система називається однорідною, а якщо серед них є хоча б один не нульовий член, то система називається неоднорідною.