einfacher gauß algorithmus

Schritte

Sei in einem Körper 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_3cfd7a299d478f9bf2528fa65c00521e0cd88159.svg ein lineares Gleichungssystem

20231129-einfacher_gauß_algorithmus_b59acc0ef5e1a29ea083bd070d2ce67abb629978.svg

gegeben.

Dann suchen wir die Lösungen von

20231129-einfacher_gauß_algorithmus_33d6f74da975180b172f820bf320dd05de06544f.svg

Dann ist der Gauß Algorithmus gegeben durch

  1. Aufschreiben der Matrix
  2. durch Elementare Zeilenumformung bringt man die Matrix auf Zeilenstufenform
    a) falls 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_f854ef2455465d1da003fcc43a2b14a014918ac8.svg aber ein 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_17d639f4cea87b7621808a814994b87c4ff06941.svg so tauscht man die beiden Zeilen
    b) ansonsten subtrahiert man von der 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_359ac03314ded3dcd3fe83c074128c557efb2290.svg-ten Zeile 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_2f760649e729a3178bd2d51ae24064acbb94781a.svg mal die erste Zeile
    c) damit bringt man 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_7cc187ad66f2cbf15e84002f48164790801c70e6.svg auf 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_46213a69cc0fd8e7646d063f18a2b1b9e029e7db.svg
    d) man wiederholt dann den Algorithmus, um 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_ae28c0c3f92b416df338feefa7a5f00c59e70935.svg auf 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_46213a69cc0fd8e7646d063f18a2b1b9e029e7db.svg zu bringen, etc.
  3. Dann kann man überlegen, ob das Gleichungssystem lösbar ist und Lösungen bestimmen

Dabei soll die aufgeschriebene Matrix so aussehen

20231129-einfacher_gauß_algorithmus_260e767b237e5a8e6a1f6888a588dce68688bc46.svg

häufige Fälle

a) Ablesen

20231129-einfacher_gauß_algorithmus_42b1b2752f09a6273f2fea4b196d416fc9261a2b.svg

Angenommen die Diagonale ist ungleich 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_46213a69cc0fd8e7646d063f18a2b1b9e029e7db.svg.

Hier ist dann 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_00b07146ceceb0b35813344f7e53f94abca5697f.svg für 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_52e0a10c155cdae2c5184932a10ec07b2ba8f401.svg bzw. 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_a07429a1c1fe6940f103c7b8d0105c7a0d4691a4.svg sonst.
Dann kann man iterativ 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_8677e0549ed6ad4eceb5d201d8b075e88f9616ee.svg bestimmen, indem man 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_8b71537fc4e8b6368a8066d537864e4c9ef2cc3f.svg einsetzt etc.

b) einfaches, unterbestimmtes Gleichungssystem

20231129-einfacher_gauß_algorithmus_90cb9874283c5d9d4c40813eef8b090ad85f0eb0.svg

hier kann man 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_6c918f89c724dbc1bbe18ee2973225b90942f27e.svg beliebig setzen und dann den Rest gesondert lösen

c) unterbestimmtes Gleichungssystem

Manchmal sind Lineare Gleichungssysteme auf kompliziertere Art und Weise unterbestimmt.
z.B.

20231129-einfacher_gauß_algorithmus_268f3cbab44093e8f0f7370e43c51793ed4ab58b.svg

bzw. dazu korrespondierend

20231129-einfacher_gauß_algorithmus_2f81e309e0a2447500d2b2d58d8abc0bd12f7b89.svg

Dann bietet es sich an, eine der unteren Variablen, hier 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_d751bfb6d2fa2efb30268271a5a5e7d5828c6659.svg oder 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_a4d1798e6a2455790b8ffc444e79375e0232afc6.svg beliebig zu setzen und den Rest in abhängigkeit von 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_a4d1798e6a2455790b8ffc444e79375e0232afc6.svg zu berechnen.

Sei also 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_a4d1798e6a2455790b8ffc444e79375e0232afc6.svg beliebig
Dann ist 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_8143df92545b35defd2f40d5c2b0f36b60012d07.svg und 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_baf900c2613156aecba9a43ffcdc9cc21e9621c6.svg.

d) unlösbares Gleichungssystem

z.b.

20231129-einfacher_gauß_algorithmus_45bc03dc0a5f5d09db26a8a473cfba900e5acf51.svg

mit 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_6dc4ef58fa9752df78d972c0f664a6866f821fee.svg.
Die letzte Zeile korrespondiert zur Linearen Gleichung

20231129-einfacher_gauß_algorithmus_337283ac57cfd4c84d2c4c6237eca7a9ecedd2db.svg

was für 20231129-einfacher_gauß_algorithmus_6dc4ef58fa9752df78d972c0f664a6866f821fee.svg nicht lösbar ist.

Date: nil

Author: Anton Zakrewski

Created: 2025-02-04 Di 19:57