Для решения системы уравнений методом Гаусса с обратным ходом, начнем с записи системы уравнений в виде матрицы.
Дано:
- (x_1 - 3x_2 + 4x_3 - x_4 = 1)
- (0x_1 + 24x_2 - 33x_3 + 12x_4 = 3)
Сначала запишем эту систему в виде расширенной матрицы:
[
\begin{pmatrix}
1 & -3 & 4 & -1 & | & 1 \
0 & 24 & -33 & 12 & | & 3
\end{pmatrix}
]
Теперь преобразуем эту матрицу к верхнему треугольному виду. Обратите внимание, что у нас уже есть система в достаточно простой форме.
Следующий шаг — выразить переменные через другие:
Из второго уравнения решим (x_2):
[
24x_2 - 33x_3 + 12x_4 = 3 \implies x_2 = \frac{3 + 33x_3 - 12x_4}{24}
]
Теперь, подставим (x_2) в первое уравнение:
[
x_1 - 3\left(\frac{3 + 33x_3 - 12x_4}{24}\right) + 4x_3 - x_4 = 1
]
Упрощаем:
[
x_1 - \frac{9 + 99x_3 - 36x_4}{24} + 4x_3 - x_4 = 1
]
Умножим все уравнение на 24, чтобы избавиться от дробей:
[
24x_1 - 9 - 99x_3 + 36x_4 + 96x_3 - 24x_4 = 24
]
Соберем подобные слагаемые:
[
24x_1 - 3x_3 + 12x_4 = 33
]
Теперь выразим (x_1):
[
x_1 = \frac{33 + 3x_3 - 12x_4}{24}
]
На данный момент у нас следующие зависимости:
- (x_1 = \frac{33 + 3x_3 - 12x_4}{24})
- (x_2 = \frac{3 + 33x_3 - 12x_4}{24})
Переменные (x_3) и (x_4) остаются свободными, поэтому можно ввести их как параметры.
Таким образом, решение системы можно выразить в виде:
[
x_1 = \frac{33 + 3t - 12s}{24}
]
[
x_2 = \frac{3 + 33t - 12s}{24}
]
[
x_3 = t
]
[
x_4 = s
]
где (t) и (s) — любые действительные числа.
Если нужны дополнительные разъяснения или примеры, обращайтесь!