Слайд 1
ГПОУ «Донецкий политехнический колледж»
Применение систем линейных уравнений
для решения прикладных
задач.
Прелодаватель математики Низамова И . В.
Донецк 2018
Слайд 2Математика – царица наук
Карл Фридрих Гаусс
Слайд 3Системы линейных уравнений широко используются в задачах экономики, физики, электротехники, программирования
и других наук.
Слайд 4Уравнение называется линейным, если оно содержит переменные только в первой степени
и не содержит произведений переменных.
Система линейных уравнений с n переменными:
Слайд 5Числа aij (i=1,2,…,m, j=1,2,…,n) называются коэффициентами при переменных,
а bi (i=1,2,…,m) – свободными членами.
Решение системы уравнений — это последовательность чисел (k1, k2, ..., kn), которая является решением каждого уравнения системы, т.е. при подстановке
в это уравнение вместо переменных
x1, x2,..., xn дает верное числовое равенство.
Слайд 6
Система, имеющая хотя бы
одно решение, называется совместной;
система, не имеющая ни
одного решения — несовместной.
Методы решения:
По формулам Крамера;
Исключение неизвестных
( метод Гаусса);
С помощью обратной матрицы.
Слайд 7Метод Крамера
Если главный определитель системы
то система
имеет единственное решение, которое можно найти по формулам Крамера:
где –определитель, полученный из главного заменой i-того столбца столбцом свободных членов.
Слайд 8
Метод Гаусса
Это метод последовательного исключения переменных, когда с помощью элементарных преобразований система
уравнений приводится к равносильной системе треугольного вида, из которой последовательно, начиная с последних (по номеру), находятся все переменные системы.
Расширенная матрица содержит вместе с коэффициентами при неизвестных свободные члены системы уравнений.
Слайд 9Матричный метод
Cистему линейных уравнений записывают в матричной форме: AX
= B, где
A - основная матрица системы;
B - столбец свободных членов;
X - столбцы решений системы;
Матричное уравнение умножают слева на A–1 (матрицу, обратную к матрице A). Так как
A− 1A = E, то X = A -1B.
Метод применим, если определитель системы не равен 0.
Слайд 10Проверка домашнего задания
Решить систему линейных уравнений всеми известными методами
Слайд 11
Применение систем линейных уравнений
для решения прикладных
задач.
Цель занятия:
формировать умение составлять системы линейных уравнений по текстовому условию задачи;
закрепить применение методов Крамера и Гаусса решения систем линейных уравнений.
Слайд 12Доклад №1. Задача по электротехнике
Два источника постоянного тока соединены параллельно,
имеют
E1=11,5 B, r1=2,5 Oм,
E1=16,5 B, r1=6 Oм,
и нагрузочный резистор сопротивлением
Rн=30 Oм.
Определить значения и
направление токов через
источники и нагрузку.
Слайд 13
В соответствии со вторым законом Кирхгофа
Для контура, включающего в себя два источника
и имеем:
Для контура с источником и сопротивлением нагрузки при обходе по часовой стрелке имеем:
Подставив числовые данные, получим:
Слайд 14Первое уравнение умножим на 6 и сложим со вторым и третьим.
Получим:
второе уравнение умножим на (-6) и сложим с третьим. Получим:
Отсюда
Слайд 15Доклад №2.
Из Москвы в Казань необходимо перевезти оборудование трех типов:
I типа — 95 ед., II типа — 100 ед., III типа — 185 ед.
Для перевозки оборудования завод может заказать три вида транспорта. Количество оборудования каждого типа, вмещаемого на определенный вид транспорта, приведено в таблице.
Установить, сколько единиц транспорта каждого вида потребуется для перевозки этого оборудования.
Слайд 16Пусть x ‒ количество единиц I-ого вида транспорта,
y ‒ количество
единиц II-ого вида транспорта,
z ‒ количество единиц III-его вида транспорта. Тогда
Решим систему уравнений методом Крамера:
Δ = =12+12+20-3-30-32=-21 ;
Δх = =380+740+500-185-950-800=-315;
х = = 15;
=1200+570+740-300-1110-1520=-420;
у = = 20;
Δz = =555+600+1900-285-1500-1480=-210;
Z = = 10.
Ответ: Транспорта I-ого вида использовано 15 единиц, II-ого вида 20 единиц, а III-го вида 10 единиц.
Слайд 18
Доклад №3.
Из некоторого листового материала необходимо выкроить 360 заготовок типа
А, 300 заготовок типа Б и 675 заготовок типа В. При этом можно применять три способа раскроя. Количество заготовок, получаемых из каждого листа при каждом способе раскроя, указано в таблице:
Найти количество листов материала, раскраиваемых соответственно первым,
вторым и третьим способами.
Слайд 19
Обозначим через x, y, z
количество листов материала, раскраиваемых соответственно первым, вторым
и третьим способами.
По условию задачи составим систему уравнений:
Слайд 20Ответ: первым способом раскраивается 90 листов,
вторым – 15, третьим –
60.
Слайд 21Доклад №4.
Частным лицом куплены три пакета акций общей стоимостью 485 ден.
ед., причем акции первой группы куплены по 5 ден. ед. за акцию, второй – по 20, третьей – по 13.
Через месяц стоимость акций первой, второй и третьей групп составила соответственно 6, 14 и 19 ден. ед., а стоимость всего пакета была 550 ден. ед.
Еще через месяц они стоили по 8, 22 и 20 ден. ед. соответственно, а весь пакет стоил 660 ден. ед. Cколько акций каждой группы было куплено?
Слайд 22Пусть акции I-ой группы было куплено х штук,
акций II-ой группы y
штук,
акций III-ей группы z штук.
Согласно условию задачи имеем:
Решим систему уравнений методом Крамера:
Δ = =
= 1400+3040+1716-1456-2090-2400=210;
= 135800+250800+157300-120120-202730-220000=1050;
= = 55000+73720+51480-57200-62700-58200=2100;
= = 46200+88000+64020-54320-60500-79200=4200;
x = = 5;
y = = 10;
z = = 20;
Ответ: Акций I-й группы было куплено 5 штук, акций II-ой группы
было куплено 10 штук, акций III-ей группы было куплено 20 штук.
Слайд 24Карл Фридрих Гаусс
Карл Фридрих Гаусс родился 30 апреля 1777 г. Гаусс
с детства проявлял все признаки гениальности. Главный труд всей своей жизни, «Арифметические исследования», юноша закончил ещё в 1798 г.
В 1799 г. Гаусс заочно защищает диссертацию.
Самым знаменитым трудом, проделанным Карлом Фридрихом Гауссом, была работа под названием «Теория движения небесных тел». Именно в ней ученый предложил теорию возмущения орбит.
Знаменитая теорема алгебры, термин «гауссова кривизна», основы дифференциальной геометрии вошли в основу фундаментальных математических законов.
Слайд 25 Габриэль Крамер
Габриэль Крамер родился 31
июля 1704 года в Женеве (Швейцария) в семье врача. Уже в детстве он опережал своих сверстников в интеллектуальном развитии и демонстрировал завидные способности в области математики.
В 18 лет он успешно защитил диссертацию.
Талантливый учёный написал множество статей на самые разные темы: геометрия, история, математика, философия. В 1730 году он опубликовал труд по небесной механике.
Крамер является одним из создателей линейной алгебры. В работе «Введение в анализ алгебраических кривых» Крамер строит систему линейных уравнений и решает её с помощью алгоритма, названного позже его именем – метод Крамера.
Слайд 26Закрепление нового материала.
Задача №1.
Рассчитать сложную электрическую цепь, если E1=246
B, R1=0,3 Ом,
E2=230 B, R2=1 Ом,
R3=24 Ом, RВТ1= RВТ2=0.
Слайд 27Задача №2.
Предприятием по производству бытовой техники в 1 квартале выпущено
4000 вентиляторов, 2000 миксеров и 6000 электрочайников на общую сумму 23 млн рублей.
Во 2 квартале выпущено 3000 вентиляторов, 1000 миксеров и 4000 электрочайников на общую сумму 15,6 млн рублей.
В 3 квартале выпущено 1000 вентиляторов, 3000 миксеров и 1000 электрочайников на общую сумму 7,8 млн рублей.
Найти стоимость одного вентилятора, одного миксера и одного электрочайника.
Слайд 28Рефлексия
Выберите смайлик, характеризующий ваше состояние на занятии.
Слайд 29 Домашнее задание.
Если ширину производственной прямоугольной
площадки увеличить на 4 м, а ее длину уменьшить на 2 м, то ее площадь увеличится на 32 ; если же ширину уменьшить на 3 м, а длину увеличить на 1 м, то ее площадь уменьшится на 39 . Найдите длину и ширину площадки.