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A redução linear de Álgebra / linha e Echelon forma

um sistema de equações lineares pode ser resolvido reduzindo sua matriz aumentada em forma echelon reduzida.

uma matriz pode ser alterada para a sua forma de linha reduzida echelon, ou linha reduzida para a sua forma de linha reduzida echelon usando as operações de linha elementares. Estes são:

  1. Interchange one row of the matrix with another of the matrix.
  2. multiplique uma linha da matriz por uma constante escalar não-zero.
  3. Substitua a linha por uma linha mais uma constante vezes outra linha da matriz.

Por exemplo, dado o seguinte sistema linear com matriz aumentada correspondente:

3 x 2 − 6 x 3 + 6 x 4 + 4 x 5 = − 5 {\displaystyle 3x_{2}-6x_{3}+6x_{4}+4x_{5}=-5}

3x_{2}-6x_{3}+6x_{4}+4x_{5}=-5

3 x 1 − 7 x 2 + 8 x 3 − 5 x 4 + 8 x 5 = 9 {\displaystyle 3x_{1}-7x_{2}+8x_{3}-5x_{4}+8x_{5}=9}

3x_{1}-7x_{2}+8x_{3}-5x_{4}+8x_{5}=9

3 x 1 − 9 x 2 + 12 x 3 − 9 x 4 + 6 x 5 = 15 {\displaystyle 3x_{1}-9x_{2}+12x_{3}-9x_{4}+6x_{5}=15}

3x_{1}-9x_{2}+12x_{3}-9x_{4}+6x_{5}=15

{\displaystyle {\begin{bmatrix}0&&&&&&&&&&&&&&&15\end{bmatrix}}}

{\begin{bmatrix}03-664-5\\3-78-589\\3-912-9615\end{bmatrix}}

To solve este sistema, a matriz tem que ser reduzida em forma de echelon reduzida.

Passo 1: Mudar de linha 1 e linha 3. Todos os zeros iniciais estão agora abaixo de entradas iniciais não-zero.
{\displaystyle {\begin{bmatrix}3&&&&&&&&&&&&&&&-5\end{bmatrix}}}

{\begin{bmatrix}3-912-9615\\3-78-589\\03-664-5\end{bmatrix}}

Step 2: Configure a linha 2 para a linha 2 mais (-1) vezes a linha 1. Por outras palavras, subtrai a linha 1 da linha 2. Isto irá eliminar a primeira entrada da linha 2.
{\displaystyle {\begin{bmatrix}3&&&&&&&&&&&&&&&-5\end{bmatrix}}}

{\begin{bmatrix}3-912-9615\\02-442-6\\03-664-5\end{bmatrix}}

Step 3: Multiply row 2 by 3 and row 3 by 2. This will eliminate the first entry of row 3.
{\displaystyle {\begin{bmatrix}3&&&&&&&&&&&&&&&-10\end{bmatrix}}}

{\begin{bmatrix}3-912-9615\\06-12126-18\\06-12128-10\end{bmatrix}}

Passo 4: Definir a linha 3 para a linha 3 plus (-1) vezes a linha 2. Por outras palavras, subtrai a linha 2 da linha 3. Isto irá eliminar a segunda entrada da linha 3.
{\displaystyle {\begin{bmatrix}3&&&&&&&&&&&&&&&8\end{bmatrix}}}

{\begin{bmatrix}3-912-9615\\06-12126-18\\000028\end{bmatrix}}

Step 5: multiplique cada linha pela reciprocidade de seu primeiro valor não-zero. Isto fará com que cada linha comece com um 1.
{\displaystyle {\begin{bmatrix}1&&&&&&&&&&&&&&&4\end{bmatrix}}}

{\begin{bmatrix}1-34-325\\01-221-3\\000014\end{bmatrix}}

The matrix is agora na linha de forma escalonada: Todos diferentes de zero linhas estão acima de quaisquer linhas de zeros (não há nenhum zero linhas), cada líder de entrada de uma linha em uma coluna à direita do líder de entrada de linha acima e todas as entradas em uma coluna abaixo de um líder de entrada são zeros.

Como pode e será mostrado mais tarde, a partir desta forma pode-se observar que o sistema tem infinitamente muitas soluções. Para obter essas soluções, a matriz é ainda reduzida em forma echelon reduzida.

Passo 6: Configurar a linha 2 para a linha 2 mais (-1) vezes a linha 3 e a linha 1 para a linha 1 mais (-2) vezes a linha 3. Isto irá eliminar as entradas acima da entrada principal da linha 3.
{\displaystyle {\begin{bmatrix}1&&&&&&&&&&&&&&&4\end{bmatrix}}}

{\begin{bmatrix}1-34-30-3\\01-220-7\\000014\end{bmatrix}}

Step 7: Mudar a linha 1 para a linha 1 mais 3 vezes a linha 2. Isto elimina a entrada acima da entrada principal da linha 2.
{\displaystyle {\begin{bmatrix}1&&&&&&&&&&&&&&&4\end{bmatrix}}}

{\begin{bmatrix}10-230-24\\01-220-7\\000014\end{bmatrix}}

This is a formulário echelon reduzido, uma vez que a entrada principal em cada linha não-zero é 1 e cada entrada principal 1 é a única entrada não-zero na sua coluna.

deste modo, a solução do sistema pode ser lida:
x 1 − 2 x 3 + 3 x 4 = − 24 {\displaystyle x_{1}-2x_{3}+3x_{4}=-24}

x_{1}-2x_{3}+3x_{4}=-24

x 2 − 2 x 3 + 2 x 4 = − 7 {\displaystyle x_{2}-2x_{3}+2x_{4}=-7}

x_{2}-2x_{3}+2x_{4}=-7

x 5 = 4 {\displaystyle x_{5}=4}

x_{5}=4

Those equations can be solved for x 1 {\displaystyle x_{1}}

x_{1}

, x 2 {\displaystyle x_{2}}

x_{2}

and x 5 {\displaystyle x_{5}}

x_{5}