Evanalysis
2.2有來源支持2 互動檢查點

2.2 增廣矩陣與行變換

把方程組翻譯成增廣矩陣,並看清每種行變換保留了甚麼。

互動教材

MATH1030 互動教材

以互動為先的線性代數學習路徑,重點是運算、結構與理解。

章節 1

方程組

學習把方程讀成完整的解集。

章節 2

矩陣與消元

建立矩陣直覺,並有目的地使用行化簡。

章節 5

可逆性

理解甚麼情況下矩陣可以被反轉,以及這件事的重要性。

由方程到行

把線性方程組寫成矩陣時,每條方程對應一行。 係數先寫,常數放在最後一列。

整個表就是增廣矩陣。

定義

增廣矩陣

增廣矩陣把係數矩陣和常數列放在同一張表裡,方便一次過對整個方程 組做行化簡。

三種行變換

本教材沿用三種基本行變換:

  1. 交換兩行,
  2. 用一個非零數乘一行,
  3. 用一行的倍數加到另一行。

這些操作不會改變解集,所以可以安全地用來解方程組。

例題

把方程組寫成增廣矩陣

考慮

x+2y=5,3xy=4.x + 2y = 5, \qquad 3x - y = 4.

它的增廣矩陣是

[125314].\begin{bmatrix} 1 & 2 & | & 5 \\ 3 & -1 & | & 4 \end{bmatrix}.

之後可用行變換 R_2 \leftarrow R_2 - 3R_1,先消去第二行中的 x 項。

為甚麼可以這樣做

行變換其實就是等價方程操作的矩陣版本。 它不會改變哪些數組能夠滿足整個方程組。

趁三種行變換還在腦中,先用下面的工具試一試。重點是看清楚:改一行,其實就是用受控制的方式改寫一條方程, 不是把整個問題打亂。

邊讀邊試

方程組到增廣矩陣探索器

互動探索器會突顯每條方程如何變成矩陣的一行和一個常數項。

方程組

  1. x + 2y = 5
  2. 3x - y = 4

結果

125
3-14

常見錯誤

常見錯誤

不要只改常數

如果只改方程一邊而不改另一邊,就已經不是等價方程組。

快速檢查

快速檢查

哪一種行變換會保持解集不變?

解答

答案

預備連結

這一頁建基於 1.1 方程與解集2.1 矩陣基礎

本單元重點詞彙

來源追蹤

reference/MATH1030/MATH1030-Notes.pdf (§2.1-§2.2)

reference/MATH1030/1030gi-n02-01.pdf

reference/MATH1030/Practice Set 1_Set review and Solving Linear system.pdf — Questions 6 to 8