Ein lineares (n,n)-Gleichungssystem A · x→ = c→ besitzt genau eine Lösung, wenn die Koeffizientenmatrix A regulär ist. Dann existiert auch die zu A inverse Matrix A−1, und die Lösung läßt sich wie folgt berechnen:
Man multipliziert die Matrizengleichung A · x→ = c→ von links mit A−1 :
A−1 · A · x→ = A−1 · c→
A−1 · c→ = A−1 · A · x→ = (A−1 · A)E · x→ = E · x→ = x→
Damit wird der Lösungsvektor
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oder in komponentenweiser Darstellung:
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Den Zähler kann man auch schreiben als Determinante:
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was sich sofort verifizieren läßt, indem man einfach diese Determinante nach den Elementen der ersten Spalte entwickelt.
Mit der Vereinbarung D = detA kann man dann vereinfacht schreiben:
x1 = D1/D, x2 = D2/D, x3 = D3/D bzw. xi = Di/D,
was als Cramer’sche Regel bekannt ist.
Die Cramer’sche Regel scheint zwar einfach anwendbar, ist aber in der Regel ineffizient, insbesondere bei größeren Zahlen von m und n. .
Beispiel 16 - 42 mt9030
Das Gleichungssystem
2x1 | + | x2 | + | 3x3 | = | 8 |
−x1 | − | 4x2 | + | x3 | = | 3 |
x1 | + | 2x2 | − | 4x3 | = | 1 |
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hat genau eine Lösung, da die Koeffizientendeterminante .
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Anwendung der Cramer’schen Regel: .
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Lösung ansehen .
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