2.3.1.1.- Gauss Simple

El modelo de sistema de ecuaciones lineales, se muestra remarcado lo que son los elementos de la diagonal principal.

a11x1 + a12x2 + a13x3 = b1         (1)

a21x1 + a22x2 + a23x3 = b2        (2)

a31x1 + a32x2 + a33x3 = b3         (3)

Se realizarán las operaciones correspondientes de multiplicación, suma y resta de tal forma que desaparescan los cofecientes de x1 y x2 para las ecuaciones dos y tres y los coeficientes de la diagonal principal igual a uno.

x1 + a12x2 + a13x3 = b1

0 x2 + a23x3 = b2

0 0 x3 = b3

 

Teniendo el sistema de ecuaciones lineales comenzamos a resolverlo por medio del método de Gauss Simple.

 

Ejemplo:

Resolver el siguiente sistema de ecuaciones por el método de Gauss simple:

2x1 + 4x2 + 6x3 = 18 

4x1 - 5x2 + 6x3 = 24

3x1 + x2 - 2x3 = 4

 

Dividimos la ecuación uno por 2, para tener el coeficiente de x1 igual a 1:

                                                              x1 + 2x2 + 3x3 = 9 ---> Ecuación pivotal

4x1 - 5x2 + 6x3 = 24 ---> Ecuación 2

3x1 + x2 - 2x3 = 4 ---> Ecuación 3

 

Se realizan las operaciones de tal manera que permitan salir a x1 en la ecuación 2 y ecuación 3.

Multimplicamos la ecuación 1 por -4 y la sumamos a la ecuación 2 (Nota: la ecuación uno se queda como estaba antes de multiplicarla por -4)


[x1 + 2x2 + 3x3 = 9] (-4)

-4x1 - 8x2 - 12x3 = -36

4x1 + 5x2 + 6x3 = 24  -->Ec. 2 original  

- 3x2 - 6x3 = -12 ---> Ec. 2 nueva

Multimplicamos la ecuación 1 por -3 y la sumamos a la ecuación 3 (Nota: la ecuación uno se queda como estaba antes de multiplicarla por -3) 

x1 + 2x2 + 3x3 = 9 (-3)

-3x1 - 6x2 - 9x3 = -27

3x1 + x2 - 2x3 = 4  Ec. 3 original

- 5x2 - 11x3 = -23 ---> Ec. 3 nueva

 

Al hacer las operaciones correspondientes queda de la siguiente manera el sistema de ecuaciones:

      x1+ 2x2 + 3x3 = 9 ----> Ec. 1 (Ecuación pivotal)

0x1 - 3x2 - 6x3 = -12 ---> Ec. 2 nueva

0x1 - 5x2 - 11x3 = -23 ---> Ec. 3 nueva

 

Con el nuevo sistema de ecuaciones lineales volvemos a hacer las operaciones pertinentes para que el coeficiente de x2 de la segunda ecuación lineal quede en 1, en la tercera ecuación x2 salga y x3 quede en 1.

Multimplicamos la ecuación 2 nueva por (-1/3) para que el coeficiente de x2 sea uno y pase a ser nuestra nueva ecuación pivotal 

[0x1 - 3x2 - 6x3 = -12] (-1/3)

0x1 + 1x2 - 2x3 = 4

Quedando el nuevo sistema como:

x1 + 2x2 + 3x3 = 9 ----> Ecuación 1

0x1 x2 + 2x3 = 4 ----> Ecuación 2 (Ecuación pivotal)

0x1 - 5x2 - 11x3 = -23 ----> Ecuación 3

Ahora vamos a multiplicar la ecuación 2 (ecuación pivotal) por 5 la sumamos a la ecución 3


[x2 + 2x3 = 4] (5)

5x1 + 10x3 = 20     ec. 2 nueva

-5x1 - 11x3 = -23    ec. 3

- x3 = -3 ----> Ecuación 3 nueva

  De esta forma queda el sistema de ecuaciones lineales:

x1 + 2x2 + 3x3 = 9     ecuación 1

0x1 + x2 + 2x3 = 4      ecuación 2

0x1 + 0x2 - x3 = -3     ecuación 3

  Multiplicamos la ecuación 3 por -1, para que el coeficiente de x3 sea uno.

Sistema de ecuaciones final:

x1 + 2x2 + 3x3 = 9 ----> Ecuación 1

0x1 + x2 + 2x3 = 4 ----> Ecuación 2

0x1 + 0 + x3 = 3 ----> Ecuación 3

 

Se despeja x2 en la ecuación 2 y sustituyendo el valor de x3, queda de la siguiente manera:

x2 = 4 - 2x3

x2 = 4 - 2 (3) = 4 - 6 = -2

 

Se despeja x1 en la primera ecuación y se sustituye el valor de x2 y x3 :

x1 = 9 - 2x2 - 3x3

x1 = 9 - 2 (-2) - 3 (3) = 9 + 4 -9 = 4

 

Unica solución

x1 = 4,  x2= -2,  x3= 3