Sistemas de equações lineares e método de Gauss
Escrever sistemas como AX = B, eliminar por Gauss, classificar pela característica e resolver um sistema 3x3.
Gauss e Gauss-Jordan
Um sistema real de equações a incógnitas escreve-se . Trabalha na matriz ampliada , aplicando cada operação à linha inteira.
- Escolhe um pivô não nulo, trocando linhas se necessário.
- Elimina abaixo dele e avança para a coluna seguinte: pivôs à direita, linhas nulas no fim.
- Resolve por substituição (Gauss) ou normaliza os pivôs e elimina acima (Gauss-Jordan).
As operações são trocar linhas, multiplicar uma linha por escalar não nulo e somar a uma linha um múltiplo de outra. São reversíveis e preservam as soluções.
Classificação pela característica
A característica é o número de pivôs de . Com incógnitas:
| Condição | Soluções |
|---|---|
| Nenhuma, sistema impossível | |
| Uma, possível e determinado | |
| Infinitas, possível e indeterminado, com variáveis livres |
Uma linha com significa uma contradição. As variáveis livres correspondem às colunas sem pivô de , não às linhas nulas.
Por exemplo, a forma reduzida
dá , e . Todas as soluções são , com .
Sistemas homogéneos e parâmetros
- tem sempre a solução nula. Tem soluções não nulas exatamente quando .
- Se resolve , todas as soluções são , onde .
- Com um parâmetro, separa os valores que anulam um pivô antes de dividir. Um determinante nulo, sozinho, não distingue impossibilidade de indeterminação.
No sistema , , eliminar dá :
| Valor de | Resultado |
|---|---|
| , | |
| Contradição |
Inversa por Gauss-Jordan
Para quadrada, reduz aplicando as mesmas operações aos dois blocos. Se obtiveres , então . Se faltar um pivô à esquerda, não é invertível. Confirma com .