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가우스 소거법 & 가우스 조던 소거법_위키

http://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%80%EC%9A%B0%EC%8A%A4_%EC%86%8C%EA%B1%B0%EB%B2%95

 

 

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가우스 소거법의 과정

[편집] 전진 소거법(Forward elimination)

  • 
\left\{  \begin{matrix} 
2u  &+& v   &+& w  &=& 5 \\
4u  &-& 6v   &&    &=& -2 \\
-2u &+& 7v &+& 2w &=& 9
\end{matrix}  \right.
    1. 첫째 식의 -2배를 둘째 식에 더한다.
    2. 첫째 식의 1배를 셋째 식에 더한다.
  • 
\left\{  \begin{matrix} 
2u &+& v &+& w &=& 5 \\
   &-& 8v &-& 2w &=& -12 \\
    && 8v &+& 3w &=& 14
\end{matrix}  \right.
    1. 둘째 식의 1배를 셋째 식에 더한다.
  • 
\left\{  \begin{matrix}
2u &+& v &+& w  &=&  5 \\
   &-& 8v &-& 2w  &=&  -12 \\
   &&     &&  w   &=&  2
\end{matrix}  \right.

[편집] 후진 대입법(Backward substitution)

  • 
\left\{  \begin{matrix}
2u &+& v &+& w  &=&  5 \\
   &-& 8v &-& 2w  &=&  -12 \\
   &&     &&  w   &=&  2
\end{matrix}  \right.
    1. 셋째 식이 w = 2임을 말한다.
    2. w를 둘째 식에 대입하여 v를 구하면 v = 1이다.
    3. 마찬가지로 v, w를 첫째 식에 대입하여 u를 구하면 u = 1이다.

각 식 앞에 있는 2u, -8v, w계수인 2, -8, 1을 피벗(pivot)이라고 부른다.

[편집] 풀기 곤란한 경우

[편집] 정칙(Nonsingular) 행렬일 경우의 예

(식 2와 3을 바꾸어 해결한다)

  • 
\begin{cases}
10u + 2v + -1w & = \ 27 \\
-3u + -6v + 2w & = \ -61.5 \\
u + v + 5w & = \ -21.5
\end{cases}

[편집] 비정칙(Singular) 행렬일 경우의 예

(해가 없는 경우도 있다.)

  • 
\begin{cases}
u + v + w & = \ ? \\
2u + 2v + 5w & = \ ? \\
4u + 4v + 8w & = \ ? \\
\end{cases}
  • 
\begin{cases}
u + v + w & = \ ? \\
3w & = \ ? \\
4w & = \ ?
\end{cases}

 

 

 

 

 

 

 

 

가우스-요르단 소거법

위키백과, 우리 모두의 백과사전.
(가우스 조단 소거법에서 넘어옴)

가우스-요르단 소거법(Gauss Jordan Elimination)은 역행렬을 구하는 방법이다.

다음 예제와 같은 방법으로 풀이한다.

A = \begin{bmatrix}
   -1 & 1 & 2  \\
   3 & -1 & 1  \\
   -1 & 3 & 4  \\
\end{bmatrix}

으로 주어진 행렬 A의 역행렬을 구하고자 하면,

\begin{align}
  \begin{bmatrix}
   \ A &\vert& I \  \\
\end{bmatrix}  &\rightarrow& \left[ \left. \begin{matrix}
   -1 & 1 & 2  \\
   3 & -1 & 1  \\
   -1 & 3 & 4  \\
\end{matrix} \ \ \right| \ \ \begin{matrix}
   1 & 0 & 0  \\
   0 & 1 & 0  \\
   0 & 0 & 1  \\
\end{matrix} \right] \qquad   \\ 
 &\rightarrow& \left[ \left. \begin{matrix}
   -1 & 1 & 2  \\
   0 & 2 & 7  \\
   0 & 2 & 2  \\
\end{matrix} \ \ \right| \ \ \begin{matrix}
   1 & 0 & 0  \\
   3 & 1 & 0  \\
   -1 & 0 & 1  \\
\end{matrix} \right] \qquad  \\ 
 &\rightarrow& \left[ \left. \begin{matrix}
   -1 & 1 & 2  \\
   0 & 2 & 7  \\
   0 & 0 & -5  \\
\end{matrix} \ \ \right| \ \ \begin{matrix}
   1 & 0 & 0  \\
   3 & 1 & 0  \\
   -4 & -1 & 1  \\
\end{matrix} \right]  
\end{align}

이 된다. 이것은 가우스 소거법에 의한 방법이다. 가우스-요르단 연산 절차에 따라 다음과 같이 변형한다. 주대각선의 원소가 모두 1이 되는 대각행렬로 변형한다.

\begin{align}
  && \left[ \left. \begin{matrix}
   1 & -1 & -2  \\
   0 & 1 & 3.5  \\
   0 & 0 & 1  \\
\end{matrix} \ \ \right| \ \ \begin{matrix}
   -1 & 0 & 0  \\
   1.5 & 0.5 & 0  \\
   0.8 & 0.2 & -0.2  \\
\end{matrix} \right]  \qquad\qquad \\
 && \quad \rightarrow \left[ \left. \begin{matrix}
   1 & -1 & 0  \\
   0 & 1 & 0  \\
   0 & 0 & 1  \\
\end{matrix} \ \ \right| \ \ \begin{matrix}
   0.6 & 0.4 & -0.4  \\
   -1.3 & -0.2 & 0.7  \\
   0.8 & 0.2 & -0.2  \\
\end{matrix} \right] \\ 
 && \quad \rightarrow \left[ \left. \begin{matrix}
   1 & 0 & 0  \\
   0 & 1 & 0  \\
   0 & 0 & 1  \\
\end{matrix} \ \ \right| \ \ \begin{matrix}
   -0.7 & 0.2 & 0.3  \\
   -1.3 & -0.2 & 0.7  \\
   0.8 & 0.2 & -0.2  \\
\end{matrix} \right] \quad 
\end{align}


A^{-1}=\left[ \begin{matrix}
   -0.7 & 0.2 & 0.3  \\
   -1.3 & -0.2 & 0.7  \\
   0.8 & 0.2 & -0.2  \\
\end{matrix} \right]

이 소거법의 이름은 카를 프리드리히 가우스빌헬름 요르단에서 따온 것이다.