Evanalysis
2.3有來源支持1 互動檢查點

2.3 高斯消元與最簡行階梯形

把高斯消元看成一連串有目的的操作,而不只是死記步驟。

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。

消元的目標

高斯消元是一種用行變換簡化增廣矩陣的方法,目的是令解更容易讀出 來。

重點不是亂做操作,而是每一步都令結構更清楚。

定義

RREF

最簡行階梯形,簡稱 RREF,是方便讀出主元和自由變量的簡化矩陣形式。

要看甚麼

行化簡後,你要留意主元、自由變量,以及像 [0 0 0 | 1] 這類矛盾行。

最後這種行表示方程組無解。

一個簡單例子

例題

在小方程組中開始消元

考慮增廣矩陣

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

R_2 \leftarrow R_2 - 3R_1 去消去主元下面的第一個元素:

[1250711].\begin{bmatrix} 1 & 2 & | & 5 \\ 0 & -7 & | & -11 \end{bmatrix}.

之後再繼續化簡,直到得到 RREF。

現在先停一停,跟着下面的步驟器走一次。每做一步,都問自己:哪個位置變得更容易讀?為甚麼這一步值得做?

邊讀邊試

行化簡步驟器

互動步驟器讓你把每個行變換與其產生的矩陣逐一對照。

先由方程組的增廣矩陣開始。

12-13
2518
0124

常見錯誤

常見錯誤

REF 還未等於 RREF

很多人會太早停手。RREF 要求每個主元列其他位置都變成 0,不只是下 面。

快速檢查

快速檢查

`[0 0 0 | 1]` 是無害的一行嗎?

解答

答案

預備連結

這一頁依賴 2.2 增廣矩陣與行變換

本單元重點詞彙

來源追蹤

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

reference/MATH1030/1030gi-n02-03.pdf

reference/MATH1030/1030efghi-tutorial-week03.pdf