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
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